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滹沱河流域植被覆盖率变化条件下降水径流关系变化的研究

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摘要

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 植被变化对产汇流过程的影响

1.2.2 植被变化对径流量的影响

1.2.3 植被变化对降水径流关系的影响

1.3 研究的主要内容及技术路线图

2 研究区域概况及理论方法

2.1 研究区域概况

2.1.1 滹沱河山区概况

2.1.2 典型站刘家坪站概况

2.2 理论方法

2.2.1 植被覆盖率估算理论方法

2.2.2 降水径流资料处理理论方法

2.3 论文研究方案

2.3.1 植被覆盖率分析方案

2.3.2 降水径流资料分析方案

2.3.3 植被覆盖率变化对降水径流关系影响分析方案

3 多年植被覆盖率变化分析

3.1 遥感影像资料选取及处理

3.1.1 植被覆盖率

3.1.2 研究基本资料

3.2 植被覆盖率估算

3.3 植被覆盖率多年变化分析

3.3.1 滹沱河山区植被覆盖率变化分析

3.3.2 典型站刘家坪站植被覆盖率变化分析

3.4 结果分析

4 降水径流资料的选取审查及还原计算

4.1 分析所用水文资料的监测与选取研究

4.2 降水资料计算与一致性检验分析

4.3 径流资料处理方法研究与计算结果分析

4.4 小结

5 植被覆盖率变化对年径流影响分析

5.1 年降雨径流关系的初步确定以及变化分析

5.2 滹沱河山区降雨径流关系变化分析

5.3 刘家坪站年旬降水量、径流深对比分析

5.4 分析结论

6 在植被覆盖率变化条件下的径流量一致性修正

6.1 系列一致性修正的必要性及资料基础

6.2 流域降水径流关系突变点的确定

6.2.1 F检验法

6.2.2 mann-kendall突变检验法

6.2.3 降水径流双累计过程线的斜率判别法

6.3 降水径流关系线的建立以及误差分析

6.3.1 建立降水径流关系线的原理

6.3.2 降水径流关系线的建立

6.4 修正方法研究

6.5 修正结果与分析

7 结论与建议

参考文献

作者简介

致谢

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摘要

自从人类从地球上诞生时起,人类就不停的在利用自然,改造自然来为自己的生存与发展创造更好的环境,而这一切都与水在地球上的形成与分布以及最重要的通过自然界的水文循环不断地更新有着极为密切的关系。降水是径流的主要来源,径流是人类生存所利用水资源的最主要来源。同时,径流的产生又是受多方面变化影响的。已有相关研究资料显示,同等降水条件下,山区地表水资源量在大幅度减少。以往的研究成果表明,流域的蒸发量在增加,因此造成同等降水条件下,流域产出水量的减少。造成这一变化的原因是气候变化和大规模人类活动的共同影响。所以,确定现状下垫面条件下的降水径流关系,对植被覆盖率变化产生的相应影响进行分析,以及对整个系列的降水径流资料进行修正处理以契合现状下垫面条件是非常有必要的。
  由本文的分析可知,从1984年至2001年滹沱河河北山区植被覆盖率的涨幅较大;而从2001年至2014年滹沱河河北山区植被覆盖率稍有下降,变化逐渐趋于平稳,主要原因是各种影响因素伴随小幅度变化,但于整体数据上,即整体的植被覆盖率变化并不明显。总体趋势变现为1984年至2001年植被覆盖呈增长趋势,植被质量逐渐提高,从2001年至2014年趋于平稳。同时,刘家坪站1984、2001和2014年平均植被覆盖率分别为53.88%、79.90%和82.13%。从1984年至2001年刘家坪站植被覆盖率的涨幅达到了48.29%,属于极大程度的增长,植被水平得到了极大的提升。从2001年至2014年刘家坪站植被覆盖率持续增长,涨幅开始减缓,涨幅为2.80%。总体趋势表现为,1984年至2001年刘家坪站以上流域植被覆盖率较滹沱河河北山区整体增福更大,植被水平提高更多,在2001年至2014年趋于平稳,无显著变化。总体来说刘家坪站以上小流域植被变化程度要比滹沱河山区高很多,同时于2001年以后刘家坪站仍然处于植被覆盖率的上升阶段,而滹沱河山区的植被覆盖率则稳定在同一水平下不变。则刘家坪站下垫面条件变化的程度将比滹沱河山区变化程度要高,所以植被对于降水径流关系的影响也应更大。
  经过对植被覆盖度变化的研究,本文继续探究了植被覆盖度大幅变化的情况下降水径流资料是否会发生相应的变化。本文对各单站所测得的降雨资料转化为流域内的面雨量,采用了泰森多边形法进行计算,并进行了降水资料一致性的审查,分析区域内降水量资料一致性良好。对径流量资料进行了分项还原计算,将水文站实测年径流系列数据还原成了天然年径流系列数据。通过分析植被覆盖率变化,将得到的天然径流资料进行分界将近35年的水文资料分为1981-2000与2001-2015两个系列,初步绘制出降雨径流关系图。分析可得滹沱河河北山区两系列的降雨径流关系并没有显著变化,而刘家坪站以上流域的降雨径流关系有很明显的变化。造成这种现象的原因有二:一是从空间尺度上分析,刘家坪站以上小流域面积较小,而滹沱河山区面积要大得多,滹沱河山区面积有4654km2,刘家坪站以上小流域面积只有140km2,两者面积相差33.2倍,面积相差较大,仅仅从植被覆盖率这一单一因素来分析,无法确定滹沱河山区这一大区域的降雨径流关系变化。二是从影响因素方面来说,滹沱河山区所受到的影响因素要远多于刘家坪站以上流域。其中有人类的各种农业活动,工业活动,城市建设,以及很多的水利工程因素。为进一步分析植被覆盖率这两阶段变化对于降水径流关系的影响,本文选取了刘家坪站以上流域1984-2001年区间的丰水年1995年、平水年1989年;2001-2014年区间内的丰水年2008年、平水年2003年进行比较,分别绘制出了旬降水量与径流深对比图。通过分析可得植被覆盖率大幅度增力口的结果,导致刘家坪以上流域降雨径流关系发生了较为明显的变化。反映在年降雨径流关系图上,相比于2001年之前的资料2001~2014年的点据明显左移,500~600mm同等量级的年降雨量,年径流深减少50mm左右。2001年前后典型年降雨径流年内分配的对比也充分说明,同量级降雨量产生的洪峰大幅度减小,径流总量也相对减少,能够有效地使洪水过程坦化,并且也能够通过植被“保留住”水资源。造成这种现象的原因:一是植被覆盖率增大,增加了植物的截流量;二是茂盛的植被也增大了流域的蒸散发量,从而使径流量减少。
  最后,本文研究了植被覆盖度变化条件下的径流量一致性修正方法。经过上文中对植被覆盖度以及降水径流资料的分析可以确定刘家坪站以上小流域的下垫面条件已经发生变化,通过F检验法、mann-kendall检验法以及降水径流双累计曲线法确定了下垫面条件变化的年份。并且研究选取了对降水时空分布特征没有损害的修正方法对径流资料的一致性进行了修正。

著录项

  • 作者

    潘景乐;

  • 作者单位

    河北农业大学;

  • 授予单位 河北农业大学;
  • 学科 农业工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 程伍群,刘克岩;
  • 年度 2017
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 TV121.1;
  • 关键词

    河流流域; 降雨径流; 植被覆盖率; 一致性;

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