气候变化驱动下玛纳斯河山区径流演变规律研究.pdf

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1、分类号：密级：公开学号：2015200902单位代码：10759石河子大学硕士学位论文气候变化驱动下玛纳斯河山区径流演变规律研究学位申请人郑锦涛指导教师陈伏龙副教授申请学位门类级别工学硕士学科、专业名称水利工程、水文学及水资源研究方向水文学及水资源所在学院水利建筑工程学院中国·新疆·石河子2018年5月ResearchonRunoffEvolutioninMountainousAreaunderClimateChangeinManasRiverADissertationSubmittedtoShiheziUniversityInPartialFulfillmentoftheRe

2、quirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringByZhengJin-taoHydraulicEngineeringDissertationSupervisor:A/Prof.ChenFu-longMay,2018石河子大学学位论文独创性声明及使用授权声明学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是在我导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示谢意。研究生签名：时间：2018年5月30日使用

3、授权声明本人完全了解石河子大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文在学校图书馆保存并允许被查阅。有权自行或许可他人将学位论文编入有关数据库提供检索服务。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。研究生签名：时间：2018年5月30日导师签名：时间：2018年5月30日I摘要气候的剧烈变化导致了玛纳斯河水文序列发生了变异，一致性假设受到质疑。本文根据玛纳斯河上游出山口1956~2014a水文气象资料展开统计特征分析，并结合历史调查资料进行水文序列的综合变异诊断，针对存在变异

4、点的年径流序列构建混合分布模型、条件概率分布模型，以及基于GAMLSS理论的以时间、气候因子为协变量的时变矩模型，并通过与传统P-Ⅲ分布进行拟合优度对比，以进行年径流序列的频率分析。通过确定年径流序列、降水量序列及累积气温亏损值序列的边际分布，结合Copula连接函数，构建多变量联合分布模型，进行联合概率分析。研究内容与成果如下：（1）径流序列统计特征分析。年径流序列不均匀系数与年内分配完全调节系数表现出降低趋势，径流年内分配逐渐趋向均匀。年内分配集中度在66.86%左右，随着时间的推移呈降低趋势。流域集中期主要在7月上旬，不同年代的集中期均表现出提前趋势。年径流序列演化过程存

5、在着30~60年、10~30年以及2~6年的振荡周期，其中以45年与16年为第1、第2主周期控制着整个时间段内的径流序列变化特征。（2）径流序列变异诊断。通过Hurst指数分析发现玛纳斯河年径流序列存在巨变异，滑动t检验表明年径流序列发生两次显著突变，其中1995年为突变年份；Mann-Kendall检验分析认为年径流序列变异点后时段子序列变化趋势显著，结合变异年份物理成因及现场调查分析，诊断得出1995年为玛纳斯河年径流序列的变异年份是可靠的。（3）基于水文统计模型的年径流分析。通过拟合优度检验并观察分布拟合图，混合分布模型比P-Ⅲ型分布模型和条件概率分布模型拟合更佳。由于传

6、统P-Ⅲ分布参数为常数，因此其分位数灰度图呈水平直线状，与经验点据拟合较差，而引入累积气温亏损值为协变量的GAMLSS模型可以更有效地解释受气候变化影响的年径流序列动态变化过程及物理产流机制。以累积气温亏损值为协变量的GAMLSS模型在不同设计保证率下的设计年径流较传统P-Ⅲ分布偏大3.08%~16.10%，较条件概率分布与混合分布模型偏大8%~14%，气候变化导致的非一致性影响显著。（4）基于Copula函数的多变量联合概率分析。当多变量连接函数为Gumbel-Copula时，多变量联合分布拟合最佳。以变异年份1995年为分割点，将年径流-降水-累积气温亏损值序列分割成两个子

7、序列，但子序列检验统计量均未通过显著性检验，因此可认为子序列符合一致性假设。通过马尔可夫链蒙特卡罗仿真对Copula参数估计的不确定性进行量化，得出变异点前后子序列Copula参数MCMC估计值分别为1.35、1.38，参数不确定性范围分别为[1.273,1.460]、[1.221,1.599]。进行年径流-降水-累积气温亏损值三变量联合概率分析及联合重现期计算阐明变异点后气候对于玛纳斯河流域径流的影响正日益变大，独特的地理环境与产流机制让流域径流越来越倚重气候的变化。关键词：气候变化；非一