东江流域水资源特征变异及干旱风险分析

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随着全球气候的变化和人类活动的双重影响,径流序列往往会发生变异,评估在此变化前后的水资源干旱风险分析,这对调控人类活动以及如何应对气候变化有着重要的意义。 本文以东江流域博罗站1956-2005年的径流序列为基础,分析年径流的趋势变化以及统计特征,根据水文变异点在系统状态变化时表现出来这一特性,利用混沌理论从系统动力学的角度对水文变异点进行识别,利用信息扩散理论分析变化前后的水资源干旱风险进行评估,研究得出的结论与实际情况相符。 分析识别博罗站径流具有混沌特性的基础上,重构径流时间序列相空间,从重构的轨迹中提取反应水文系统状态变化信息的参数——相对关联距离熵。根据相对关联距离熵的变化来辨识水文系统的状态的跳跃,识别出水文变异点。将该方法应用到东江流域的博罗站50年逐月径流序列中,识别出博罗站在1972年发生水文变异,同时应用Mann—Kendall法、累积序列差值法对博罗站的径流的水文变异点进行识别,也都得出博罗站的径流序列在1972年发生变异;这与1972年前流域上游大规模水库建设直接相关(2个关键控制性水库新丰江水库于1962年建成、枫树坝水库1973年建成),尤其是大型水库建成蓄水导致下游控制站博罗站径流系列的变异。这些均验证了该方法的有效性。该方法计算简单,对识别多个变点,从系统的动力特征的角度,识别了水文变异点。 影响径流变化的原因有气候变化和人类活动影响两大因素,而以降雨为主要补给来源的东江流域,降雨是径流最直接的影响因素。通过分析博罗站的降雨径流关系,东江流域的博罗站的年径流量与年降雨量关系十分密切,博罗站年降雨量与年径流量之间的相关系数为0.963,大于0.9,说明在径流量的变化中,气候变化影响仍为主要影响。同时,分析不同年代降雨径流相关系数R和Kendall秩次相关系数,得出径流愈来愈受到人类活动的影响,尤其是其间接影响,即人类采取的水利水保措施以及垦殖等活动而改变下垫面条件对流域产汇流的影响,在径流演变过程中的作用越来越不容忽视。 应用信息扩散评估水资源干旱风险模型对东江流域的博罗站径流系列变异(1972年)前后的各年的水资源干旱风险进行分析,变化后水资源干旱风险率比变化前有较大的降低,变化后各月的水资源干旱风险率除12月份略高于变化前以外,其它月份均低于变化前。通过分析博罗站面上的降雨小于多年平均50%的概率,在变化前降雨和径流的干旱风险率有较好的一致性,而变化后降雨和径流的干旱风险率的一致性减弱,由此可见,在变化后径流的干旱风险率除受降雨影响外,越来越受到水利工程的调节作用。
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