无资料地区水文数据反演及方法研究

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1、分类号密级编号Y1020】0．：中国科学院寒区旱区环境与工程研究所博士后研究工作报告博士后姓名簋挂撞合作导师工丞建堑窒虽工作完成B期2QQ3生§县=2QQ§生§旦报告提交日期2QQ§生】]旦中国科学院寒区早区环境与工程研究所(甘肃．兰州)二零零六年八月摘要无资料流域水文预报．简称为PUB(PredictionsinUngaugedBasins)，从2003年7月开始成为国际水文科学学会新的国际水文十年计划主题。该主题旨在全球范围内提高无资料地区或资料缺乏地区水文估算能力，并分析其不确定性。特别需要加强无资料流域或

2、资料缺乏流域的水文数学模型、方法及应用方面的研究。中国水资源总量虽较丰富，但人均水资源相对贫乏；南方水多，北方水少，空间分布很不平衡；水资源年内或年际变化大。借助于先进的工程技术手段进行南水北调是优化配置中国水资源的一项宏伟工程。南水北调西线一期工程调水区所涉及的6条河流(泥曲、达曲、色曲、杜柯河、玛柯河、阿柯河)坝址处仅具有少量实测的径流资料，开展该地区的水文研究属于无资料水文预报问题(PUBs)。调水区面积共计约8万多平方公里。调水区位于青藏高原东部地区，海拔高，生态环境脆弱，仅具有少量水文观测资料。目前在除

3、色曲以外的6条支流引水坝址附近共设置了6个专用水文站，但仅积累了7个月～5年水文资料。我们在比较了每个专用水文站和相应的下游站点的水文相似性的基础上，利用时间序列分析、频率分析、相关分析、假设检验、区间估计、残差分析等现代统计推断手段和方法建立了一系列模型，并用这些模型计算了各引水坝址设计月径流量，进而得到其年径流量。这不仅对进一步分析水文序列代表性，以及确定工程的建设规模具有重要意义，对于研究寒区无资料地区水文过程及其径流估算也具有深远影响。本研究的主要内容包括(1)引水区12个站点径流的水文相似性分析；(2)

4、利用已建立的水文模型，计算东谷、朱倭、泥柯、壤塘、班玛、安斗、朱巴站1960年～2003年逐年、月径流量，分析成果的合理性。(3)建立了鲜水河流域的月蒸发力、月降水、月平均气温、月径流的基于水资源和多元非线性统计方法基础上的非线性水文模型。本研究共取得了以下研究成果：(1)通过时间序列分析、频率分析、散点图分析、假设检验等方法建立了6个专用水文站的各种回归分析模型，其判定系数R2最大达到0．99713。(2)用ARIMA方法对专用水文站资料进行分析，并以泥柯站为例建立了一系列模型。(3)用贝叶斯非参数统计推断方法

5、对专用水文站1960至2003年的水文过程线进行分析，提出用混合分布模型进行拟和，最后，以朱巴站为例用混合威靠尔分稚推断出了模型中的参数。(4)建立了鲜水河流域月平均蒸发力的数十个计算模型和五个综合模型，并对这些模型进行了统计分析和比较，其复判定系数R2最大达NO．982。(5)建立了鲜水河流域月平均气温的数十个计算模型，并对这些模型进行了统计分析和比较，其复判定系数R2最大达No．974。(6)建立了鲜水河流域月平均降水量的数十个计算模型，并对这些模型进行了统计分析和比较，其复判定系数R2最大达到0．909。(

6、7)建立了鲜水河流域朱巴站和道孚站月平均径流量的数十个计算模型，并对这些模型进行了统计分析和比较，其复判定系数R2最大达到0．901。关键词：无资料流域水文预报(PUB)；南水北调西线一期工程；月平均径流量；蒸发力；降水量；气温；时间序列分析；非线性回归分析；自回归移动平均模型CARlMA)；贝叶斯非参数统计推断；方差分析：F检验；t检验；残差分析。AbstractThePredicttonsinUngaugexiBasins(PUB)becomethethemeofanewInternationalHydrol

7、ogicalDecademmatedbytheInternationalAssociationofHydrologicalSciencesfromJuly2003．ofwhichthekeyresearchpointsarcgivenbrieflyhereinafter．Thethemeisadvanciagtheabilityofhydrologistsworldwidetopredictthefluxesofwaterandassociatedconstituentsfromungaugedbasins，al

8、ongwithestimatesoftheuncertaintyofpredictions．Specially，todoresearchontheHydrologicalmathematicalmodels，methodandapphcationinungaugedbasins，torealizeagreatbreakthroughintheHydrologicalthe