极端降水对赣江上游梅川河流域水沙变化的影响研究

论文摘要

在全球变暖的背景下,降水事件普遍呈现极端化。赣江上游是江西省水土流失最为严重的地方之一,极端降水是影响该地区的水沙变化的一个重要因素。河流水沙关系是自然因素和人类活动综合作用的结果,其变化过程受诸多因素影响。人类活动,尤其是水土保持措施、水利工程的修建等都会对流域水沙变化产生重大影响。因此,本文以赣江上游梅川河流域为研究对象,分析了流域19572015年降水及极端降水的时空变化特征,研究流域水沙动态变化过程,通过对比筛选出与径流泥沙相关性最好的极端降水指数,并阐明极端降水变化和人类活动对梅川河流域水沙变化的影响大小。具体结论如下:（1）基于梅川河流域19572015年日降水资料,分析了流域降水时空变化规律。流域多年平均降水为1692.95mm,年内降水多集中在汛期,汛期降水占年降水的68%,年降水量呈不显著增加趋势,年际倾向率为23.07mm/10a,汛期降水量的变化趋势和年降水量大致相同,四季降水均呈不显著增加趋势,年际倾向率分别为10.28mm/10a、19.57mm/10a、3.41mm/10a、9.69mm/10a;突变检验表明年、汛期以及秋季降水均在1972年发生由少到多的突变,夏、冬两季降水分别在2002、1998年发生由多到少的突变;梅川河流域年降水存在着2630a、711a、36a三类时间尺度周期性变化。四季降水的主周期各不相同;流域降水在空间分布上整体呈由流域西南至东北逐渐增加的趋势。（2）选取国内外常用的10个极端降水指数（R25、R50、Rx1day、Rx5day、R95p、R99p、PRCPTOT、SDII、CDD、CWD）,分析了梅川河流域极端降水的时空变化特征。在年际变化上R25、Rx1day、Rx5day、R95p、R99p、PRCPTOT、SDII均呈不显著增加趋势,CDD、CWD呈不显著减少趋势,特别地,R50呈显著增加趋势;在年代际变化上,R25、R50、Rx1day、Rx5day、R95p、R99p、PRCPTOT、SDII均表现为在20世纪90年代前偏少,20世纪90年代及20002015年明显增多;各极端降水指数之间有着密切的联系,Pearson显著性检验表明除CDD外,其余各极端降水指数之间的相关性均为正相关;在空间分布上,R25、R50、Rx1day、R95p、R99p、PRCPTOT、SDII的整体趋势均表现为由流域西南至东北逐渐增大,特殊地,Rx5day、CWD自流域西部向东部呈阶梯型增大,CDD由流域西北至东南呈逐渐增大。（3）基于梅川河流域19572015年径流资料和19582015年输沙资料,研究流域水沙变化过程及变化趋势。流域年均径流量为60.15×108m3,近59年间径流量表现为增加趋势,但不显著。在年代际变化上径流量经历了增加→减少→增加→减少的变化过程。M-K突变检验、累积距平曲线、滑动t检验综合表明年径流总量在2002年发生了由多到少的突变。径流量变化存在以6a、11a和28a左右的变化周期,其中,28a年左右的周期震荡最强,为径流变化的第一主周期,11a和6a时间尺度分别对应流域径流的第二、三主周期;流域年均输沙量为104.12×104t,输沙量年内分布主要集中在汛期,有“大水大沙”的特点,19582015年输沙量呈减少趋势,90年代中期后下降趋势明显,突变检验表明输沙量于1999年发生了由多到少地突变。梅川河流域输沙量变化存在以5a、17a和28a左右的变化周期,其中,28a年左右的周期震荡最强,为输沙量变化的第一主周期,17a和5a次之;对比年、汛期水沙数据与各极端降水指数之间相关性大小可知,径流和输沙均与PPRCPTOT的线性相关性最好,R25、R95p次之。因此在拟合水沙与极端降水间线性关系时,可选取PRCPTOT、R25、R95p三个极端降水指数,其中以PRCPTOT为最佳指数。（4）选取PRCPTOT、R25、R95p极端降水因子作为自然因素代表来评估极端降水变化和人类活动对梅川河流域水沙变化的影响。结果表明20032015年径流量变化的主要原因来自于降水（极端降水）的变化,人类活动对梅川河流域年径流量变化干扰相对较小;20002015年人类活动对输沙变化的贡献率较大,以PRCPTOT、R25、R95p作为极端降水因子,贡献率分别达114.7%、118.8%、123.9%,三个极端降水指数所评估的结果基本一致,梅川河流域输沙量变化的主要原因来自于人类活动。人类活动,尤其是水土保持措施、水利工程的修建等都会对流域水沙变化产生重大影响。经计算,人类活动使流域输沙量每年减少3.17×104t,极端降水变化导致输沙量每年增加0.51×104t,极端降水变化对梅川河流域输沙量变化的影响相对较小。

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第一章绪论

1.1 研究意义及背景

1.2 国内外进展

1.2.1 极端降水变化

1.2.2 降水变化对径流泥沙变化影响研究

1.3 研究目的和内容

1.3.1 研究目标

1.3.2 研究内容

1.4 技术路线

第二章研究区概况及数据方法

2.1 地理位置

2.2 自然地理

2.2.1 气候概况

2.2.2 河流水系

2.2.3 地形地貌

2.3 社会经济状况

2.4 数据资料

2.5 研究方法

2.5.1 数据预处理

2.5.2 趋势检验

2.5.3 突变检验

2.5.4 小波分析法

2.5.5 克里金空间插值法

2.5.6 双累积曲线法

第三章梅川河流域极端降水变化分析

3.1 梅川河流域降水变化特征分析

3.1.1 年内变化

3.1.2 年际变化

3.1.3 年代际变化

3.1.4 降水周期变化

3.1.5 降水空间分布特征

3.2 梅川河流域极端降水变化特征分析

3.2.1 极端降水指数的选取

3.2.2 极端降水指数年际变化

3.2.3 年代际变化及相关性分析

3.2.4 极端降水指数空间分布特征

3.3 本章小结

第四章梅川河流域径流输沙变化及其与各降水指数关系分析

4.1 径流量变化分析

4.1.1 年内变化

4.1.2 径流量趋势分析

4.1.3 径流量突变分析

4.1.4 径流量年际代变化

4.1.5 径流量周期性分析

4.2 输沙量变化分析

4.2.1 年内变化

4.2.2 输沙量趋势分析

4.2.3 输沙量突变分析

4.2.4 输沙量年际代变化

4.2.5 输沙量周期性分析

4.3 径流输沙与各极端降水指数相关性分析

4.3.1 径流量与各极端降水指数相关性分析

4.3.2 输沙量与各极端降水指数相关性分析

4.4 本章小结

第五章极端降水变化与人类活动对梅川河流域水沙变化的影响

5.1 极端降水变化与人类活动对梅川河流域径流变化的影响

5.2 极端降水变化与人类活动对梅川河流域输沙变化的影响

5.2.1 PRCPTOT作为极端降水指数

5.2.2 R25作为极端降水指数

5.2.3 R95p作为极端降水指数

5.3 人类活动分析

5.4 本章小结

第六章结论与展望

6.1 主要结论

6.2 论文创新点

6.3 论文不足

参考文献

致谢

个人简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 夏伦亮

导师: 王永文,刘惠英,李慧明

关键词: 梅川河流域,降水,极端降水,水沙变化,人类活动

来源: 南昌工程学院

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地球物理学

单位: 南昌工程学院

分类号: P333

总页数: 85

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