研究创新点
本研究创新性地将气候变化与水库调控效应共同引入GAMLSS模型框架,选取气温和降水作为气候变化因子,并基于水库特征参数构建水库指数,以表征人类活动对径流过程的调控影响,从而系统揭示长江流域非平稳水文干旱规律。
气候因子
气温和降水作为气候变化的直观反映
水库指数
基于水库特征参数表征人类活动影响
NSRI指数
非平稳标准化径流指数
GAMLSS模型框架
Generalized Additive Models for Location, Scale and Shape
GAMLSS模型通过引入时变参数,可有效反映各种驱动因素对水文过程的影响机制。本研究基于GAMLSS框架,将气温、降水和水库指数作为协变量嵌入位置参数和尺度参数的估计中,构建非平稳标准化径流指数(NSRI)。
位置参数
Location Parameter
反映分布中心位置的动态变化
尺度参数
Scale Parameter
刻画分布离散程度的时变特征
形状参数
Shape Parameter
描述分布偏度和峰度的变化
五大关键水文站点
寸滩站
上游代表站
汉口站
中游代表站
大通站
下游代表站
城陵矶站
洞庭湖流域
湖口站
鄱阳湖流域
水库指数(RI)
为反映水库对径流拦蓄的影响,本研究采用水库指数(Reservoir Index, RI)来表征大坝和水库对下游径流变化的影响程度。
计算公式:
RI = Σ(Aᵢ/Aₜ) × (Cᵢ/Cₜ)
其中:N为水库数量,Aᵢ为第i个水库控制流域面积,Aₜ为水文站控制流域面积,Cᵢ为第i个水库总库容,Cₜ为水文站多年平均径流量
水库指数意义
水库指数越大,表明上游水库群对径流的影响程度越大。长江流域是我国水库分布最为密集的区域之一,水库数量多、规模大、调控能力强。
研究方法体系
非平稳性诊断
- M-K趋势检验:诊断径流序列变化趋势
- Pettitt突变检验:确定径流序列突变点
- 滑动T检验:对比修正突变点诊断
干旱识别与评估
- 游程理论:识别干旱事件
- 干旱历时:干旱持续时间
- 干旱烈度:干旱累积强度