【作者】 孙鹏
【关键词】 周期特征 小波变换 趋势分析 频率分析 鄱阳湖流域 Copula函数 极值流量
【导师姓名】张强
【学位名称】硕士
【学位年度】2011
【授予单位】中山大学
【分类号】 P942;|U169.1;|O412.1;|P344
【录入时间】2017-05-14
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【摘要】本文探讨鄱阳湖流域五条主要支流（文中简称“五河”）近五十年来水沙演变特征（主要是趋势与周期变化等水文序列统计特征的研究）及其引起这些变化特征的原因分析。另外，还对该区域长序列水文极值的单频率以及Copula联合分布特征做了系统的分析，在此基础上，通过搜集研究区大量水库数据、土地利用等数据，并依据前人在此区域的研究成果，从鄱阳湖流域气候变化和人类活动角度，深入并全面得揭示其对流域地表水文过程影响的时空演变特征与可能机理，主要成果如下： （1）鄱阳湖流域各支流的水沙变化特征相异；除李家渡站径流量无明显变化外，其余四站都有增加趋势（但未达到95%的置信度水平)。“五河”的输沙量变化比较复杂，外洲站、李家渡、梅港站和虎山站的输沙量在1985年以后减少的趋势显著，而万家埠站的输沙量直到1999年才开始减少；1958年大规模的破坏森林并没有使输沙量显著增加；“文革”十年以及20世纪80年代初的大规模的森林破坏造成整个流域输沙量的显著增加，在20世纪60年代末至70年代中期水沙存在着2-4a的显著周期，90年代流量的周期呈显著变化；水利设施（尤其是水库）对“五河”的水沙变化影响很大，尤其对输沙量的影响最为明显，这也是鄱阳湖流域大部分水文观测站输沙量减少的主要原因。 （2）李家渡1979年前洪水流量呈上升趋势，其余各站呈下降趋势；李家渡站枯水流量显著减少，20世纪70年代以后枯水发生频率呈增加趋势，其余五站的枯水流量呈增加趋势。鄱阳湖流域90年代流量最大，其中渡峰坑站流量年际变化 最大，其在水库建设前后不同重现期对应的流量变化也最明显；影响鄱阳湖流域水文极值变化的因素中，降雨量、森林覆盖率和水利枢纽工程是主要因素。从90年代洪水流量变化特征来看，森林植被并不能有效削减较大洪峰流量的变化，洪水流量更多的受降雨量影响，其他年代水文极值的变化也有类似现象；而森林可以显著提高枯水流量。万安水利枢纽工程能明显减少30年乃至更短重现期的流量，但对大于30年一遇的流量变化作用不明显，因而，在未来气候变化影响下，水文极值事件出现概率增大，在出现大于30年一遇的洪水时，鄱阳湖流域发生洪灾的可能性将显著增加。 （3）洪水、枯水的联合重现期小于其设计重现期，而其同现重现期则大于设计重现期，洪水、枯水联合重现期与设计重现期的差值小于同现重现期与设计重现期的差值；在设计重现期相同的情况下，外洲站和李家渡站洪水联合重现期大于枯水联合重现期，而洪水同现重现期小于枯水同现重现期，并且重现期小于10年洪水同时遭遇的机率比较大，重现期大于10年洪水遭遇的频率迅速的减小。虎山和李家渡的洪水和枯水的联合重现期和同现重现期基本一致，遭受洪水和枯水的频率基本一致；在设计重现期相同的情况下，外洲站与李家渡站洪水联合重现期略大于虎山站与渡峰坑站，洪水同现重现期小于虎山站与渡峰坑站。外洲站与李家渡站枯水联合重现期小于虎山站与渡峰坑站，枯水的同现重现期大于虎山站与渡峰坑站。 本文研究对于科学全面的理解在当前快速变化环境下鄱阳湖淤积变化、湖泊生态环境演变与湿地的研究、流域内的水土流失综合治理以及下游河道演变、防洪抗旱、水力发电、水量分配以及航运具有一定的科学与现实意义。...
【全文】本文探讨鄱阳湖流域五条主要支流（文中简称“五河”）近五十年来水沙演变特征（主要是趋势与周期变化等水文序列统计特征的研究）及其引起这些变化特征的原因分析。另外，还对该区域长序列水文极值的单频率以及Copula联合分布特征做了系统的分析，在此基础上，通过搜集研究区大量水库数据、土地利用等数据，并依据前人在此区域的研究成果，从鄱阳湖流域气候变化和人类活动角度，深入并全面得揭示其对流域地表水文过程影响的时空演变特征与可能机理，主要成果如下： （1）鄱阳湖流域各支流的水沙变化特征相异；除李家渡站径流量无明显变化外，其余四站都有增加趋势（但未达到95%的置信度水平)。“五河”的输沙量变化比较复杂，外洲站、李家渡、梅港站和虎山站的输沙量在1985年以后减少的趋势显著，而万家埠站的输沙量直到1999年才开始减少；1958年大规模的破坏森林并没有使输沙量显著增加；“文革”十年以及20世纪80年代初的大规模的森林破坏造成整个流域输沙量的显著增加，在20世纪60年代末至70年代中期水沙存在着2-4a的显著周期，90年代流量的周期呈显著变化；水利设施（尤其是水库）对“五河”的水沙变化影响很大，尤其对输沙量的影响最为明显，这也是鄱阳湖流域大部分水文观测站输沙量减少的主要原因。 （2）李家渡1979年前洪水流量呈上升趋势，其余各站呈下降趋势；李家渡站枯水流量显著减少，20世纪70年代以后枯水发生频率呈增加趋势，其余五站的枯水流量呈增加趋势。鄱阳湖流域90年代流量最大，其中渡峰坑站流量年际变化 最大，其在水库建设前后不同重现期对应的流量变化也最明显；影响鄱阳湖流域水文极值变化的因素中，降雨量、森林覆盖率和水利枢纽工程是主要因素。从90年代洪水流量变化特征来看，森林植被并不能有效削减较大洪峰流量的变化，洪水流量更多的受降雨量影响，其他年代水文极值的变化也有类似现象；而森林可以显著提高枯水流量。万安水利枢纽工程能明显减少30年乃至更短重现期的流量，但对大于30年一遇的流量变化作用不明显，因而，在未来气候变化影响下，水文极值事件出现概率增大，在出现大于30年一遇的洪水时，鄱阳湖流域发生洪灾的可能性将显著增加。 （3）洪水、枯水的联合重现期小于其设计重现期，而其同现重现期则大于设计重现期，洪水、枯水联合重现期与设计重现期的差值小于同现重现期与设计重现期的差值；在设计重现期相同的情况下，外洲站和李家渡站洪水联合重现期大于枯水联合重现期，而洪水同现重现期小于枯水同现重现期，并且重现期小于10年洪水同时遭遇的机率比较大，重现期大于10年洪水遭遇的频率迅速的减小。虎山和李家渡的洪水和枯水的联合重现期和同现重现期基本一致，遭受洪水和枯水的频率基本一致；在设计重现期相同的情况下，外洲站与李家渡站洪水联合重现期略大于虎山站与渡峰坑站，洪水同现重现期小于虎山站与渡峰坑站。外洲站与李家渡站枯水联合重现期小于虎山站与渡峰坑站，枯水的同现重现期大于虎山站与渡峰坑站。 本文研究对于科学全面的理解在当前快速变化环境下鄱阳湖淤积变化、湖泊生态环境演变与湿地的研究、流域内的水土流失综合治理以及下游河道演变、防洪抗旱、水力发电、水量分配以及航运具有一定的科学与现实意义。