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    黑河上游径流变化的多模型归因研究

    李秋菊  
    【摘要】:黑河上游地处西北干旱区,是黑河流域的主要产流区,其径流演变对整个流域具有重大影响。90年代以来,祁连山区气温上升明显,水文循环加剧,加上人类活动等其他因素的影响,黑河流域原本复杂的水文循环时空演变规律变得更加多变。国内外学者对包括黑河流域在内的诸多流域进行了径流变化的归因分析,其中统计法、经验半经验公式法和水文模型法较为常用。本研究基于黑河上游1960-2015年的径流及气候数据,在对研究区径流变化趋势和突变特征进行分析的基础上,选取双累积曲线法、Budyko假设经验公式法和SWAT模型三种方法,结合流域内气候条件及土地利用类型,对黑河上游径流变化的归因进行探究,定量分析不同因素对黑河上游径流变化的贡献率。主要结论如下:(1)研究期内(1960-2015年)黑河上游径流上升趋势显著,在1997和2004年存在突变,据此划分基准期(1960-1997年)、突变期I(1998-2004年)、突变期II(2005-2015年)三段。(2)1960-2015年间黑河上游年均气温、年降水量等气候因素的变化趋势和突变点时间与径流变化特征呈现出较高的一致性,研究区呈现湿热化趋势,永久性冰川雪地在90年代中期之后出现大面积减少与径流1997年突变点相吻合。区域下垫面条件相对稳定,上游人类活动较少,对径流变化的影响不明显。降水增加和下垫面条件变化对径流增加产生了正效应,气温增加对径流增加产生了负效应,降水-气温-土地利用类型因素间的耦合作用和其他因素对径流增加产生了正效应。(3)多模型归因结果弥补了单一方法的局限性;研究表明降水变化是影响径流变化的主导因素,气候因素变化的贡献率在两个突变期呈下降趋势,在突变期I和突变期II,降水变化贡献率约为120%和80%~100%,双累积曲线法在突变期I的估算值偏低为80%;Budyko假设经验公式和SWAT模型分离得到气温变化的贡献率从突变期I的-40%~-70%下降为突变期II的-20%~-30%;SWAT模型最满足研究需求,在以上基础上还实现了土地利用和降水-气温-土地利用耦合作用因素的分离,覆被类型变化的贡献率不足10%,耦合作用的贡献率从突变期I的7%上升为突变期II的16%,因素间的相互影响作用在加强;除以上几项因素外的其他因素对径流变化的贡献率约为30%~40%。


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