论文部分内容阅读
径流变化特征研究对于农业灌溉、流域水资源配置与管理等具有重要理论与现实意义。而淮河中上游是我国重要农业区,开展时间序列变化特征及机理研究更突显其重要性。本论文基于流域内9个水文站点1956-2016年的逐月径流数据进行统计分析,首先通过非参数Mann-Kendall趋势检验和小波转换等方法系统分析了淮河中上游径流年内分配、年际变化、径流趋势、突变特征及周期变化等径流过程变化特征;其次运用Pettitt非参数检验法、GAMLSS模型与洪水频率分析模型等方法,揭示了淮河中上游洪水频率的演变规律,分析基于平稳性和非平稳性条件下的洪水发生强度及洪涝灾害所带来的影响;最后采用M-K非参数检验法、小波分析等方法研究淮河中上游连续最小1d、7d、15d、30d平均流量(枯水流量)演变规律。分析结果如下:(1)淮河中上游径流量主要集中5-9月,约占年径流总量的70.37%,变差系数值介于0.16-0.85之间,径流年际极值比则介于1.7-23.9之间,径流年际变化剧烈;淮河中上游径流量整体呈减少趋势,尤其是4月和5月径流减少趋势显著,季节上变化不明显;淮河中上游各站点年径流量在2000s呈显著周期变化,班台、王家坝、鲁台子和蚌埠站在该尺度上存在2.0-3.4a尺度的小周期,息县、潢川和蒋家集站处于高能区。季节和汛期与非汛期的显著周期集中出现在1960s、1980s和2000s。(2)潢川站年径流量对气候因子的响应最为明显,其对MEI和PDO指数的响应分别通过了95%和99%的显著性检验。PDO对各站点月尺度径流的遥相关影响最为显著,且主要集中在6月份,多呈显著负相关关系,以班台站最为显著,分别在1、4和6月份通过了95%的显著性检验。SOI、NAO和Nino3.4指数对研究区月径流量的响应存在显著滞后性,Nino3.4对研究区月径流量滞后期的影响主要发生在潢川和蒋家集站,而AO和PDO指数无滞后性响应。(3)潢川、横排头和蚌埠站点未发生明显变异,其余6个站点发生均值或方差变异,变异时间主要集中在2000年左右。淮河中上游的最优拟合分布函数是Weibull;班台、蒋家集和横排头站适宜于非平稳性模型,其余站点选择平稳性模型。各站点非平稳性条件下10年和20年一遇设计流量值与平稳性条件下皮尔逊III型分布设计流量值相差不大,但30年一遇、50年一遇和100年一遇的设计流量相差逐渐变大。横排头站和蚌埠站洪水放大因子大于1且随着时间增加呈上升趋势,百年一遇重现期不足80年。各站点年最大洪峰流量与淮河中上游、安徽省水灾面积均通过了显著性检验。(4)淮河中上游枯水流量变差系数值介于0.23-1.34之间,年最小枯水流量介于0.002-24.5m3/s之间,枯水流量年际变化剧烈。各站点变异时间多发生在20世纪60年代初及21世纪初。息县、潢川、班台和王家坝站在Q1、Q7、Q15中的变化趋势基本一致,整体呈震荡上升趋势。空间分布上,上游枯水流量呈增加趋势,而中游则呈减少趋势。息县、班台、阜阳、蚌埠和鲁台子这5个站点均在1960-1977年存在显著周期,潢川、班台、王家坝、蒋家集、横排头和蚌埠站在1997-2012年的时间段内存在2.0-4.6a的显著周期变化。