论文部分内容阅读
水文情势变化是影响河流生态系统、功能的主要驱动力。为研究气候变化和人类活动影响前后金沙江支流关河流域水沙情势变化,本文选取关河流域豆沙关水文站1959-2018年共60年的水沙资料,采用Mann-Kendall趋势法分析径流、输沙的年际、年内变化趋势;应用生态水文指标变化范围法(IHA/RVA)对1959~1996年(以下简称TA期)和1996~2018(以下简称TB期)水沙单项水文指标改变度进行分析;优化拟合水沙边际函数、构建水沙联合分布函数并进行水沙丰枯遭遇分析;利用双累积曲线法、累积量斜率变化率比较法和基于Budyko假设的弹性系数法探讨气候变化和人类活动对该径流水沙变化的贡献。结果表明:1)1959-2018年关河流域年径流量和年降水量呈不显著降低趋势,年输沙量呈显著下降趋势;TB月均流量值水文改变度达到34%,月均含沙量值水文改变度达到40.58%,均呈中度改变,4月月均流量值水文改变度为69.37%,呈高度改变,TA和TB阶段水沙变化在汛期较为明显;含沙量由7月最高的4.23 kg/m3减少至1.85 kg/m3;2)根据离差平方和最小准则(RMSE)和AIC准则检验结果,TA阶段年径流量选用Weibull函数作为边缘分布函数拟合效果最佳,TA阶段年含沙量拟合选用Pert作为边缘分布函数拟合效果最佳;TB阶段年径流量选用Johnson SB作为边缘分布函数拟合效果最佳,TB阶段年含沙量选用Gamma(RMSE=0.168;AIC=-33.639)作为边缘分布函数拟合效果最佳;经拟合优选,TA和TB时期水沙联合分布函数均选用Claytoncopula函数模型;3)TB阶段概率值较大的水沙组合更多,水沙同丰的概率最大,其在TA和TB两阶段的概率分别占同步概率的12.74%和20.29%,TA时期改变区间是9.8%~12.74%,TB时期改变区间是6.52%~20.29%,气候变化和人类活动增加了高水沙水平组合的概率,对水沙同步和异步频率这一方面的影响并不明显,但影响了水沙丰枯遭遇的稳定性;4)采取累积斜率变化率法求出人类活动、年降水量、年潜在蒸发量各自对年输沙量的贡献率各自是69.22%、29.66%和1.12%,以双累积曲线法估算1996~2018年总减沙量为2564.66×104t,平均每年为116.57×104t,人类活动是关河流域输沙变化的最主要影响因素;采用累积斜率变化率法计算出气候变化对流域径流量减少的影响率为80%,基于Budyko假设的6种弹性系数公式计算得气候变化对关河流域径流量减少的影响率为72.97%~81%,气候变化是导致关河流域径流减少的主要原因。