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水文序列是否具有一致性是水文统计分析面对的基本问题。受气候变化和人类活动的影响,近年来水文极端事件频发,产生水文序列的条件发生了剧烈改变,最终诱发了水文序列的变异,破坏了水文序列的“一致性”。通过变异诊断,然后进行水文系列重构是解决水文序列一致性问题的一种途径。本文界定了水文序列重构的定义,以渭河流域为例,借助多种方法对流域内林家村、咸阳、华县、张家山、状头等5个水文站1960-2010年实测年径流序列进行变异诊断,建立降水径流统计模型和本地化的SWAT分布式水文模型,进行流域径流序列的重构,并针对重构结果进行分析与研究。 本研究主要内容包括:⑴采用时间过程线、滑动平均法、Mann-Kendall趋势检验法和重新标度极差分析(R/S)法对渭河流域实测径流序列变异进行初步诊断。结果表明,5个水文站实测年径流的5年和10年滑动平均线均呈现下降趋势,且通过显著性检验,根据这5个水文站的径流序列的Hurst系数值h,以及相关函数值c可以看出,这5个水文站的径流序列均存在不同程度的变异。⑵采用启发式分割法和有序聚类法进行变异的详细诊断。结果表明,流域径流出现变异的年份大部分都集中在70年代和90年代。根据实际情况分析可知,导致径流出现变异的一方面因素是气候变化。比如ENSO事件,但流域整体的降水变化并不显著。另一方面是人类活动,比如修建的灌溉工程和水库,水土保持措施,社会经济发展导致取用水量增加。用双累积曲线法进行变异贡献率分析显示,人类活动是导致径流变异的主要驱动力。⑶根据渭河流域径流特性,建立基于多元线性回归法的降水径流统计模型和基于 BP神经网络法的降水径流统计模型,根据最后一个突变点到2010年的水文气象资料进行1960-2010年的径流序列重构。结果表明,这两个模型重构径流是可行的,重构的径流序列均不存在显著性趋势和变异点。与多元线性回归模型相比,BP神经网络模型重构的径流序列波动更大,尤其是在径流量较大的咸阳站和华县站。⑷分析了SWAT模型在渭河流域的适用性。根据收集到的1985年土地利用资料,选取1975-1986年的水文气象资料进行模型率定和验证,并选取相对误差Re、纳什效率系数Ens、线性拟合系数R2等3个评价指标来评价模型的模拟效果。结果表明,5个水文站的校准期(1977-1982年)和验证期(1983-1986年)的月径流量的相对误差Re、纳什效率系数Ens和线性拟合系数R2均满足精度要求:(R)e=6.O%<±20%,(E)ns=O.70>O.5,(R)2=O.80>O.6。由此可见,SWAT模型在渭河流域适用性良好。⑸根据校准好的参数,保持下垫面条件不变,输入1960-2010年的气象资料进行径流序列重构,并对重构结果进行分析。结果表明,重构的径流序列不存在显著性趋势和变异点,但重构的径流序列的均值、标准差、变差系数比基准序列基本偏小,而偏态系数却比基准序列相对偏大,说明基于SWAT模型重构的径流序列年际变化变小,但是分配不对称性变大。此重构方法下基准序列是指1975-1986年的径流时间序列。