滦河流域内蒙段径流插补预测分析及径流变化影响评价研究

论文摘要

河川径流是水循环的基本环节,又是水量平衡的基本要素,是可供人类长期开发利用的水资源,其变化运动规律直接影响着人类的生存和社会经济的发展。本文针对滦河流域内蒙段水资源开发利用情况以及存在的水资源问题,将地质统计学理论、传统的水文气象统计分析方法以及SWAT水文模型分别应用于滦河内蒙段径流缺测资料的插补预测和水文气象变量的时空变异分析、水文气象变量时间特征分析以及河川径流变化影响评价的分析研究中。深入综合地开展这几方面的研究对流域水资源的可持续开发利用具有重要的意义。本论文的主要研究内容及成果如下:（1）首先对地质统计学理论中月尺度的协克立格模型和年尺度的基于孔穴效应的时空协克立格模型进行了研究,应用这两个模型分别对外沟门站2001-2009年缺测月、年径流进行了插补延长,结果表明两种模型的插补结果具有一定的精度,这为地质统计学在水文变量插补延长上的应用提供了比较好的研究方法。然后应用传统的水文气象变量统计分析方法对径流的年际、年代及季节变化、年内分配进行了分析。（2）应用地质统计学理论中的多时段泛克立格模型对研究区降水的空间变异性进行了分析,并对降水进行了空间插值研究。结果显示多时段泛克立格模型与以往人们常用的克立格模型的区别在于,它考虑了水文气象变量的时空随机特性,能够充分地利用变量在时间上的长期观测资料,为测站稀疏地区水文气象变量的空间变异分析以及空间插值提供了一种有效的研究手段,这也是该法的优点所在。然后应用传统的统计分析方法对降水量、气温和蒸发量的年际、年代及季节变化、年内变化进行了具体分析。最后用复回归模型分析了流域河川径流与降水和气温之间的关系,得出径流与降水相关性较好,与气温的相关性次之。（3）运用SWAT模型分析研究了气候变化和人类活动对流域河川径流年代、季节以及年内分配的影响。结果表明流域河川径流受人类活动影响要大于气候变化的影响,其中人类活动的间接影响要大于直接影响。（4）运用SWAT模型对未来气候变化和土地利用变化情景下流域河川径流的可能变化情况进行了分析,得出径流对降水的敏感性要大于对气温的敏感性,在假定气候情景下未来90年流域径流量将有所增加;研究区不同土地利用类型产流量的排序为沙地或裸地>耕地>林地>草地。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 地质统计学研究进展
• 1.2.2 气候变化对流域水文水资源影响研究进展
• 1.2.3 人类活动对水文水资源影响研究进展
• 1.2.4 SWAT 模型的研究进展
• 1.3 研究内容、方法及技术路线
• 2 研究区概况
• 2.1 气候与水文特征
• 2.2 河流水系
• 2.2.1 闪电河（滦河源流）
• 2.2.2 黑风河
• 2.2.3 小河子河
• 2.2.4 吐力根河
• 2.3 地质地貌
• 2.4 土地利用与植被
• 2.5 社会经济概况
• 2.6 主要生态环境问题
• 3 基于地质统计学的径流系列插补预测模型以及径流特征分析
• 3.1 径流资料的获取
• 3.1.1 黑风河白城子站径流资料的获取
• 3.1.2 吐力根河大河口站径流资料的获取
• 3.1.3 滦河外沟门站径流资料的获取
• 3.2 径流资料统计分析方法
• 3.3 基于地质统计学的径流系列的插补预测模型
• 3.3.1 月尺度的协克立格模型
• 3.3.2 基于孔穴效应的时空协克立格模型
• 3.4 径流年际、年代及季节变化分析
• 3.5 径流年内变化分析
• 3.6 本章小结
• 4 流域气候变量特征分析
• 4.1 降水
• 4.1.1 降水量空间变异分析
• 4.1.2 降水量的空间插值
• 4.1.3 流域降水量的年际、年代及季节变化分析
• 4.1.4 流域降水量的年内变化分析
• 4.2 气温
• 4.2.1 流域气温的年际、年代及季节变化分析
• 4.2.2 流域气温的年内变化分析
• 4.3 蒸发
• 4.3.1 流域蒸发量的年际、年代及季节变化分析
• 4.3.2 流域蒸发量的年内变化分析
• 4.4 干旱指数
• 4.4.1 干旱指数年际及年代变化分析
• 4.4.2 干旱指数年内变化分析
• 4.5 气候变量与实测径流的关系
• 4.6 本章小结
• 5 气候变化和人类活动对河川径流的影响分析
• 5.1 河川径流的影响分析方法概述
• 5.1.1 对比分析法
• 5.1.2 分项计算组合法
• 5.1.3 流域水文模拟法
• 5.2 SWAT 模型概述
• 5.2.1 SWAT 模型基本原理
• 5.2.2 SWAT 模型命令控制流程与运算结构图
• 5.3 气候变化和人类活动对径流影响的分析方法
• 5.3.1 径流序列的阶段性划分
• 5.3.2 分析方法
• 5.4 基于SWAT 模型的径流模拟
• 5.5 气候变化和人类活动对流域河川径流的影响
• 5.5.1 人类活动显著影响期间天然径流量的还原
• 5.5.2 气候变化和人类活动对河川径流年代变化的影响
• 5.5.3 气候变化和人类活动对河川径流季节及年内变化的影响
• 5.6 本章小节
• 6 未来气候情景以及土地利用变化对流域河川径流的影响
• 6.1 未来气候情景对流域河川径流的影响
• 6.1.1 气候情景概述
• 6.1.2 径流对气候变化的敏感性分析
• 6.1.3 未来气候情景下径流的可能变化分析
• 6.2 土地利用变化对流域河川径流的影响
• 6.2.1 土地利用变化对水资源的影响概述
• 6.2.2 流域土地利用变化情况
• 6.2.3 土地利用变化情景的建立
• 6.2.4 土地利用变化对流域河川径流的影响分析
• 6.3 本章小节
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介