关中平原水资源变化特征与干旱脆弱性研究

《关中平原水资源变化特征与干旱脆弱性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号:P95410710-2014029001博士学位论文关中平原水资源变化特征与干旱脆弱性研究吴昊导师姓名职称钱会教授申请学位类别工学博士学科专业名称地下水科学与工程论文提交日期2018年4月19日论文答辩日期2018年6月9日学位授予单位长安大学StudyonChangesinWaterResourcesandDroughtVulnerabilityAssessmentintheGuanzhongPlainADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorCandidate：WuHaoSupervisor：Prof.QianHuiChang’a

2、nUniversity,Xi’an,China本文的研究工作得到了水利部公益性行业专项基金“渭河中下游干旱预警与应急水源配置”（201301084）和长安大学优秀博士学位论文培育资助项目“渭河中下游大型灌区干旱脆弱性评估与干旱预警”（310829165005）的资助。摘要在全球气候变化的影响下，水资源总量和结构发生了变化，许多地区出现干旱趋势化。随着我国干旱形势的严峻和抗灾减灾要求的提高，有从危机管理转向风险管理的需求，干旱脆弱性评估作为风险管理的基础和关键，亟需发展一套科学可行的评估方法，确定脆弱性之所在，通过制定和实施相应减缓、适应措施来应对风险。西北生态脆弱，对气候变化尤为敏感

3、。本文以关中平原为例，分析水资源的变化特征，构建干旱脆弱性评估模型，主要研究内容与结论如下。（1）利用CRU、GPCC数据集在时间和空间上扩展有限的实测气象数据，使用线性回归和近年来流行的trend-freepre-whiteningMann–Kendall（TFPW–MK）检验、quantileperturbationmethod、partialtrendmethod（PTM）等方法从多角度研究降水、径流的变化特征。具体研究了降水的时空变化趋势、极端降水振荡特征、不同雨强的变化趋势、降水结构的变化特征等；研究了渭河、泾河径流的变化趋势、极端流量的振荡特征、不同强度流量的变化、四季流

4、量的变化特征等；研究了地下水资源的空间特征和地下水位动态变化。取得的关键性发现有：近半个世纪以来，研究区降水量普遍减少，且低值区降水降幅最大，加强了干旱的趋势化；降水日减少，降水强度有所增加，降水向集中化的趋势发展，提升了干旱的暴露程度；极端降水显著异常存在一个约35年的周期，正异常与洪涝有较强的联系。径流量的变化与降水量基本同步。近半个世纪以来，渭河、泾河流量显著减少，以中高流量的减少为主。从中游到下游，因中低流量趋势减弱及冬、秋季趋势消失，整体趋势减弱。泾河作为渭河最大的支流，其四季流量变化与渭河显著不同，可能是造成渭河径流趋势空间变异的重要原因之一。（2）针对PTM法缺乏量化指

5、标，难以应用于大量数据，无法比较变化强度的缺点，本文提出PTM指数量化变化强度，并采用bootstrap确定变化的显著性水平，分析结果与线性回归分析和TFPW–MK检验一致。经验证，传统使用相对变化确定显著性的方法有很大的局限性，容易产生第I类错误。改进的PTM法显著提高了检验效率，提高了显著性水平判断的准确度和适用性。由于其能同时分析序列整体变化及变量在不同量级（如极端降水）的变化，具有显著的优越性，值得在水文气象领域推广。i（3）干旱脆弱性研究起步很晚，本文选用水文地质领域发展最成熟的迭置指数法建立干旱脆弱性评估模型。为避免指标协同或拮抗作用，通过高相关滤波、低方差滤波等方法从十

6、多个因子中筛选组合成8个相对独立的评估指标。建立基于层次分析法和熵权法的集成权重系统，避免主、客观赋权法的各自缺陷。基于遥感、插值、模型模拟等现代手段获取的高分辨率自然地理、社会经济栅格数据，利用GIS技术绘制干旱脆弱性等级分区图。评估结果对移除单参数敏感度很低，模型可靠，输出稳定。结果表明低脆弱性地区灌溉水依然严重短缺，由于脆弱性的概念是相对的，实际上，关中平原水资源短缺形势十分严峻。由于水资源的显著变化，本文提出干旱脆弱性具有动态特征。分析表明，降水的变化形势将加强整体的干旱脆弱性，研究区西部脆弱性的增加更加明显，干旱向着持续时间更长、更严重的趋势发展；径流的趋势将增加宝鸡峡灌区

7、的脆弱性，降低泾惠渠灌区冬季的脆弱性。关键词：趋势分析，脆弱性评估，迭置指数法，干旱脆弱性，关中平原iiAbstractUnderclimatechange,amountsandstructureofwaterresourceshavechanged,andmanyregionstrendtodrought.Becauseofthesevererdroughtandenhancementofdisasterreduction,itrequiresapara