文峪河径流演变规律分析

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1、文峪河径流演变规律分析摘要：在分析文峪河流域特征和流域生态环境变化的基础上，应用HHT变换方法和非趋势波动分析法等方法，分析文峪河径流演变规律。结果表明：文峪河水库坝址处的天然径流演化与文峪河水库坝址以上流域的降水、气温等气象因素的周期变化规律是相吻合的，受气候因子的影响较为强烈，且表现出与气象要素相同或相近的周期变化特征。结合EMD分解得到的趋势走向，可推知未来文峪河年径流将存在一个持续的缩减趋势，径流缩减主要是受到区域降雨减少和气温上升的影响，其中以降雨偏低为主。在气候等因素变化的前提■必须加强地表水资源的保护和调控。关键词：文峪河径流演变分析1文峪河概况及流域特征1.1概况文峪河山

2、西省小部西侧屈黄河流域汾河水系，是汾河的最大支流。主河道全长15&6公里，上游河段93.9公里，中卜•游河段64.7公里。流域总面积4112.4平方公里。文峪河是山西省吕梁地区的重要水源地2—，承担了交城、文水、汾阳和孝义平川四县市、近50万人口的供水任务，在整个吕梁区域水安全保障体系中占有极其重要的战略地位。1.2流域特征1.2.1气候特征文峪河流域屈暖温带大陆性半干旱气候，四季分明，春季多风、少雨、干燥;夏季多暴南、炎热；秋季旱涝多变、早凉；冬季少雪、寒冷。极端最高气温39.9°C,最低极端气温-27.4°Co无霜期160-183天，最人冻土深0.8米。平均降水量523.9毫米。降水

3、量呈现年际变化大、年内分配不均、空间垂直分布变化大等特点。整体呈现减少的趋势，常出现旱涝年相间。年内分配差异大，最大口降水和最大月降水，大多出现在6-9月，个别年份出现在5月或10月。汛期4个月降水量集中，占全年降水量的50%-88%o1.2.2水文特征流域多年平均水资源总量为3.83亿卅，其屮地表水为2.34亿n?,地下水为2.67亿n?。其中，多年平均径流量1.82亿m3,1952年〜1996年间，实测年平均径流量1.741亿亿最大为4.78亿m3（1964年），最小为0.596亿m3（1987年）。20世纪70年代以后，径流量呈下降趋势。结冰期为11月〜次年3月。2生态环境变化文峪

4、河流域为吕梁地区重要的粮、林以及经济作物产区。明清以来，文峪河地区人口突增，工农业生产发展迅速，以粮产、林木、煤矿等产业最为突出。然而，无节制的资源占有和掠夺，使文峪河地区的口然资源和生态环境遭受了极大的破坏，大量植被被损害，水分涵养条件差，水土流失严重，水旱灾害频繁发生。近年来，受气候条件的影响，文峪河的来水逐年减少，地表水资源量远远不能满足该地区的生产生活需要，部分灌区荒废或无法止常运行，很多地区不得不依靠开采地下水缓解供需孑盾，长期的开采使地下水位不断降低，形成年年报废旧井、年年打新井的局而。由于地下水位持续下降，严重影响了地表土壤含水量，使大部分地表植被受到生态胁迫。随着沿河经济

5、迅速发展，很多高耗水高污染企业在文峪河流域广泛存在。个别企业为引取水便利、节省费用、降低成本、躲避环境监管，多次将含水污泥用高压水泵绕过在线监控点偷排至文峪河，造成文峪河水质恶化、水体污染，影响了民众正常的生产生活。同时，也对地下水安全造成了严重威胁。3文峪河径流演变规律分析受气候变化和人类活动的影响，近儿年区域水安全问题倍受关注，且在许多区域或流域经济发展规划和产业布局过程中均要求复核水资源的保障能力。作为重要水源的河川径流量的演变趋势及持续性问题也被列为水安全问题的重要议题Z—。木文将运用非趋势波动法从标度不变性的角度对河川的径流序列的长程相关性进行分析，结合趋势走向，结合神经网络模

6、型判定未来河流长期发展趋势的持续性，为区域水资源安全与经济产业布局提供依据。3.1数据来源文屮采用文峪河水库坝址处1952年-2007年共56年的天然年、月径流为基础数据，数据來源于山西省水文局3.2研究方法3.2.1Hilbert-Huang变换方法HHT(Hilbert-HuangTransform)是一种适用于非线性和非平稳性数据的处理方法，主要分为经验模态分解法(EMD)及H订bert变换两部分。(1)EMD方法EMD是美国N.E.Huang提出的信号分解算法，此算法的目的在于把复杂信号分解为简单的单分量信号的组合，即将性能不好的信号分解为一组性能较好的具有瞬吋频率的固有模态函数

7、(IMF)和具有单调性或一个极值点的残余项Rn。具体的计算步骤如下：提取原时间序列x(t)的各局部极值，然后用三次样条函数进行插值，得到原吋间序列x(t)的上包络线序列值mmax(t)和下包络线序列值mmin(t)。并计算每个时刻mmax(t)和mmin(t)的瞬时平均值m(t):2⑴用原序列x(t)减去瞬吋平均值m(t),得到新数据系列：/?(/)=x(r)-/n(Z)(2)得到第一个固有模态函数II(t)后，用原序列减去Tl(t