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1、第28卷第1期地理科学Vol.28No.12008年02月SCIENTIAGEOGRAPHICASINICAFeb.,2008黑河流域近60年来径流量变化及影响因素王钧,蒙吉军(北京大学城市与环境学院资源与环境地理系地表过程分析与模拟教育部重点实验室,北京100871)摘要:基于莺落峡、正义峡水文站径流量数据及相关气候资料,借助小波分析、小波神经网络模型和GIS空间分析方法,研究黑河干流径流量变化周期、突变、趋势及原因。结果显示:1944～2005年莺落峡年均径流量变化长3周期约7和25年,变化总体呈增加趋势,增加率约1.04m/(s
2、·10a);1954～2000年正义峡年均径流量变化长3周期约6和27年,变化总体呈减少趋势,减少率约2.65m/(s·10a);2006～2015年莺落峡年均径流量呈增加3趋势,增加率约2.04m/(s·10a);莺落峡径流量的增加主要与黑河流域上游气候向暖湿型转化有关,而正义峡径流量的减少与中游水资源利用量的迅速增加有关。关键词:径流量变化;小波分析;小波神经网络模型;GIS空间分析;黑河流域中图分类号:P94文献标识码:A文章编号:1000-0690(2008)01-0083-06近年来黑河下游河流断流,湖泊干涸,地下水1研究区
3、与数据位下降,水质恶化,天然乔木灌木林成片死亡,地表植被退化严重,土地沙化、盐碱化面积迅速扩1.1研究区概况[1～3]大。针对黑河水资源供给现状,1992年国家黑河流域位于河西走廊中部,介于96°42′～计划委员会批复了“黑河干流分水方案”,国务院102°00′E、37°41′～42°42′N间。黑河源于青海省于1997年批准“黑河干流水量分配方案”,成立祁连县,地跨青海、甘肃和内蒙古三省(区),是中“黑河流域管理局”,2000年实施第一次跨省区调国第二大内流河(图1)。该流域根据地形可分为水。黑河流域水资源问题引起许多学者关注,内容
4、祁连山高山冰雪带(2500～4000m)、祁连山山地涉及部分水文站点径流量变化特征和趋势分草原森林带(2300～3400m)、走廊平原绿洲农业[4,5][6～9]析、气候变化与人类活动对水资源影响和带(1000～2000m)和北部荒漠草原带(1000～[10～19][20]水资源合理开发利用等。1500m)。该流域莺落峡以上为上游,河道长52本文以黑河流域整体为研究区,借助小波分析约303km,流域面积约1×10km,占总流域面积对莺落峡水文站62年来(1944～2005年)和正义10%左右。山高谷深,河床陡峻,气候阴湿,植被较峡水文
5、站47年来(1954～2000年)径流量变化周好,多年平均降水量350mm以上,是黑河的产流期、突变和趋势进行分析,得到黑河干流水文系统区,本区经济活动以牧业为主。莺落峡与正义峡之变化的基本特征;通过小波神经网络模型对莺落峡间为中游,河道长约185km,流域面积约2.56×52水文站径流量预测,得到该水文站2006～2015年10km,地形以平原为主,多年平均降水量140径流量变化趋势;从该流域1960～2004年气候变mm左右,蒸发量1400mm左右,光热资源丰富,化总体趋势及其区域差异和该地区人类对水资源农业发达,是黑河流域主要耗
6、水区,属于灌溉农业利用状况两方面,初步分析了黑河径流量变化的原经济区。正义峡以下为下游,河道长约333km,流52因。本研究为黑河流域水资源合理开发利用及黑域面积约8.04×10km,地形属于阿拉善高原区,河干流分水方案制订提供科学依据。大部分为荒漠、沙漠和戈壁,多年平均降水量40mm收稿日期:2007-04-08;修订日期:2007-09-11基金项目:国家自然科学基金重点项目(40335046)、国家科技支撑计划课题(2006BAD20B07)资助。作者简介:王钧(1983-),男,山东省滕州市人,硕士研究生,主要研究方向为地学模
7、型及其应用、土地变化科学。E2mail:wangjun08@pku.edu.cn通讯作者:蒙吉军,副教授。E2mail:jijunm@pku.edu.cn84地理科学28卷基于此原则,本文选用Morlet小波对序列进行连续小波变换。首先,对数据进行预处理得到两站径流量的距平值序列,然后分别对距平值序列进行连续小波变换。分别提取两个序列的小波系数和小波方差,将小波尺度换算到实际年尺度,然后分别对小波系数和小波方差作图,得到以实际年为尺度的小波系数图和小波方差图。2.2径流量变化趋势的小波神经网络预测小波神经网络(waveletneura
8、lnetwork,WNN)是小波分析和神经网络的组合模型,主要用于对时图1黑河流域行政区图[29～31]间序列的预测。首先,通过小波分解函数对Fig.1AdministativedivisionoftheHeiheRiv
