收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

江淮下游典型平原水网地区水循环变异的洪涝响应研究

叶正伟  
【摘要】:“变化环境下的水循环研究”是全球水系统计划(GWSP)的核心科学问题,也是当前水文科学的热点问题之一。洪涝是全球最为频繁的自然灾害之一,我国洪涝亦呈高频态势。随着气候变化和人类活动对水循环过程与要素影响的加剧,偏离常态的水循环变异越来越频繁,往往导致极端降水洪涝事件。因而,在变化环境背景下,关于水循环变异对洪涝的影响研究是一个重要的基础科学问题。 里下河平原水网地区位于江淮下游,地处我国南北气候过渡带区域,受季风环流影响显著,降水异常是该地区洪涝的直接致灾因子。近年来,里下河地区洪涝严重,2003年洪涝直接经济损失高达81亿元。因此,探讨该地区水循环变异对洪涝的影响,是一个在理论和实践上都具有重要意义的课题。 本文以低海拔的里下河腹部平原水网地区为研究对象,综合应用GIS技术、时间序列检验、等级分析、小波分析和大气环流场分析等方法,围绕水循环的过程、要素变异及洪涝成灾机制链分析等关键问题,从检测分析、响应过程、影响因子、驱动机制四个层面,分析了降水的多时间尺度变化规律,探讨了洪涝的响应特征,阐明了水循环变异的大气环流配置形势,揭示了洪涝成灾机制。主要研究涉及以下四个方面: (1)降水的多时间尺度变化分析。研究区近50年的年、汛期、时段及梅雨等不同时间尺度的降水量皆呈减少趋势,但变化趋势不显著,这是水循环降水要素变异的宏观背景,且梅雨异常偏多年都出现了严重洪涝。年、汛期降水量的年际波动较大,1970年代显著偏少,且都存在3年、6-8年左右的变化周期。其中,年降水在1966、2003、2005年,汛期降水在1960年代中后期、1970年代初和1980年都出现了降水异常的突变过程。 降水强度上,年降水集中期与集中度皆为减小趋势,1990年代降水集中度偏低,但在1991年变异偏高导致大洪涝。在汛期降水趋于减少的背景下,汛期高等级降水日数呈微弱减少趋势,说明降水更为集中,且中等级降水的贡献率相对较大。基于汛期标准化降水指数的洪涝等级划分可更好的反映洪涝实际,典型丰水年分别代表了梅雨(1980、1991、2003年)、梅雨加台风(1962、1965年)两大洪涝类型。 (2)洪涝水位的响应特征。年最高日均水位较好的响应于降水变异的直接影响,典型丰水年1962、1965、1980年的洪涝由长时段的持续较高水位引发,而1991、2003年则是显著集中的高水位洪涝效应。低、中等级水位日数呈增加趋势,而高等级水位日数为较大减少趋势,说明了近年来洪涝水位趋于升高的事实。尽管汛期降水量趋于减少,但超警戒水位日数均值却自1970年代以后逐渐增加,显示了降水强度异常和人类活动影响的综合水循环变异结果。 最高日均水位、超警戒水位日数与年、汛期降水量呈正相关,汛期降水越集中,高等级水位日数越少,水位越高,且降水的贡献率大小决定水位日数。梅雨降水与水位呈较好的正相关,但具南北空间差异,南部兴化、溱潼、安丰站相关程度较大,而北部射阳镇、盐城和建湖站较小。 汛期2-5年左右重现期的降水即可导致超过2.0m的警戒水位出现,表明短时强降水的直接洪涝效应;而较大重现期的汛期、长时段降水往往导致更高水位,是持续降水的累积效应。30dMax降水是年最高水位的主要水量来源,但水位对3dMax、7dMax、15dMax降水量的显著响应关系更具实践参考价值。 (3)季风驱动下水循环过程变异的大气环流分析。季风驱动是研究区水循环中降水要素异常的主导因素,研究区以弱季风强降水类型最多,其次为强季风强降水类型,且丰水年以弱季风强降水居多。东亚夏季风与汛期降水变化在3、6年左右的共振周期上存在较好的位相对应关系。西太平洋副高强度、面积与汛期降水呈正相关,而其脊线位置、西伸脊点则反之。汛期降水同亚洲区纬向环流呈负相关,而与经向环流略呈正相关,但纬向环流的影响更为显著。弱季风强降水年纬向环流指数偏低、经向环流指数相对较高,而强季风强降水年则反之。弱季风强降水年的亚洲区极涡强度和面积指数皆偏小,这一关系有利于降水偏多,而强季风强降水年二者指数则皆偏大。且ENSO遥相关分析表明,ENSO事件翌年降水偏多者皆为弱季风强降水和强季风弱降水类型,也印证了季风是水循环变异的最重要因子。 大气环流场的综合分析发现,降水变异与季风、西太平洋副高、ENSO等及其相互影响密切关联。降水偏多的大气环流异常配置可概括为两类,其一为:季风偏弱时,西太平洋副高位置偏西偏北,但主体偏南,东亚经向环流呈“+、-、+”位势高度距平,研究区中低层为偏西南风,存在明显的梅雨锋面,利于雨带停留,这一形势降水量总体更为偏多;其二为:季风偏强时,副高位置偏东偏北收缩,东亚经向环流呈“-、-”位势高度距平,研究区低层为西南风距平,中层为偏东南风、高空亦为偏东风,缺少梅雨锋面,这一形势降水偏多程度相对较小。这两类大气环流形势较好的揭示了“季风驱动-水循环变异-降水异常”灾害链的大气环流异常背景。 (4)洪涝成灾机制的综合分析。自然因素上,暴雨降水异常是洪涝的直接致灾因子,“锅底洼”地形是洪涝的孕灾环境大背景,低海拔平原的河网水系格局加剧了洪涝灾情。而人类活动影响上,闸坝建设导致河道淤积致使河道容蓄能力降低,大范围的圩垸围垦导致湖荡萎缩,减弱了河湖水体的调蓄能力,使得洪涝水位趋高。同时,城镇化的不利水文效应也加强了洪涝效应,反映了地表水循环过程变异的影响。结合降水变异的大气环流配置异常分析、自然因素和人类活动影响的综合分析表明,研究区的洪涝成灾机制是大气环流过程异常导致降水变异和地表水循环过程变异双重影响下的“季风驱动-水循环变异-降水异常-洪涝事件”作用链过程。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘昌明;;水资源科学评价与合理利用若干问题的商榷[J];中国水利;2009年05期
2 辛嘉瑞,杜忠潮;我国水资源问题的严重性与对策[J];陕西师范大学学报(自然科学版);1995年S1期
3 林耀明;;赣江流域的水循环模型[J];资源科学;1998年S1期
4 刘昌明,孙睿;水循环的生态学方面:土壤-植被-大气系统水分能量平衡研究进展[J];水科学进展;1999年03期
5 杨帆;;水资源保护的核心是加速水循环[J];绿叶;2007年05期
6 刘煜;李维亮;何金海;陈隆勋;;中全新世时期中国地区水循环因子变化的模拟研究[J];气象学报;2009年02期
7 ;“干旱区水循环与水过程模拟重点实验室”在新疆挂牌[J];干旱区地理;2009年05期
8 徐宗学;;水文模型:回顾与展望[J];北京师范大学学报(自然科学版);2010年03期
9 徐宗学;程磊;;分布式水文模型研究与应用进展[J];水利学报;2010年09期
10 ;全球土壤水循环可能正在重建 某些地区会变得更加干旱[J];科技传播;2010年20期
11 于义彬;;水资源配置的内涵与关键环节探讨[J];水利经济;2011年02期
12 李鸿燕;;由水循环所想到的……[J];科技信息;2011年10期
13 ;西藏高原能量水循环降雨共同观测研究进展顺利[J];自然科学进展;2006年12期
14 许海玲;李珊;付秀平;于冬梅;黄业中;;蟹岛循环经济示范区水资源化处理模式与应用[J];地球信息科学;2007年01期
15 方莉;;任务型语言教学设计——任务循环中的水循环The Water Cycle[J];中国西部科技;2010年04期
16 温先文;姚丽;;运行因素对电厂启动锅炉自然循环的影响[J];科技致富向导;2010年21期
17 恩和;;水资源的稀缺性和内蒙古可持续发展研究[J];中国新技术新产品;2011年11期
18 张进旗;;海河流域水循环特征及人类活动的影响[J];河北工程技术高等专科学校学报;2011年02期
19 李桂兰;;《森林水文学》新著内容概介[J];江西林业科技;1993年05期
20 汪勤模;全球能量和水循环试验的亚洲季风试验计划[J];辽宁气象;1994年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵思健;黄崇福;;情景驱动的淮河流域水稻洪涝灾害风险评估[A];“中国视角的风险分析和危机反应”——中国灾害防御协会风险分析专业委员会第四届年会论文集[C];2010年
2 李析男;胡彩虹;;城市水循环对城市供水量的影响分析[A];农业、生态水安全及寒区水科学——第八届中国水论坛摘要集[C];2010年
3 华伟南;;城市水循环改善的战略思考[A];中国原水论坛专辑[C];2010年
4 ;水利专家黑龙江探讨寒区水循环及国际河流开发[A];寒区水科学及国际河流研究系列丛书2·寒区水循环及冰工程研究——第2届“寒区水资源及其可持续利用”学术研讨会论文集[C];2009年
5 李耀先;;广西洪涝灾害规律及防御对策[A];中国减灾与新世纪发展战略——首届“中国21世纪安全减灾与可持续发展战略高级研讨会”论文集[C];1998年
6 沈锦花;胡波;;浙江省近534年旱涝发生规律、突变分析及趋势预估[A];首届长三角科技论坛——气象科技发展论坛论文集[C];2004年
7 巩同梁;刘昌明;;环境变化条件下陆地表层系统水循环非均衡模式——水循环非均衡现象剖析与边际水循环概念[A];中国青藏高原研究会2006学术年会论文摘要汇编[C];2006年
8 沈锦花;胡波;;浙江省近534年旱涝发生规律、突变分析及趋势预估[A];首届长三角气象科技论坛论文集[C];2004年
9 杨帆;;水资源保护的核心是加速水循环[A];第三届环境与发展中国论坛论文集[C];2007年
10 周锁铨;薛根元;梁旭;张翠;;基于遥感资料的流域地表水循环模拟及检验[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集(下册)[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 叶正伟;江淮下游典型平原水网地区水循环变异的洪涝响应研究[D];南京大学;2011年
2 王福刚;同位素技术在黄河下游悬河段(河南段)水循环特征研究中的应用[D];吉林大学;2006年
3 张利平;华北地区陆气水循环时空演化规律研究[D];武汉大学;2005年
4 龙岳林;湖南水旱灾害成因及水循环安全体系建设研究[D];湖南农业大学;2007年
5 马欢;人类活动影响下海河流域典型区水循环变化分析[D];清华大学;2011年
6 蒋晓辉;自然—人工二元模式下河川径流变化规律和合理描述方法研究[D];西安理工大学;2002年
7 李新国;低温弱光条件下喜温植物PSI和PSII的光抑制及其相互关系[D];山东农业大学;2003年
8 曹兵生;植入式微波凝固范围的扩大和形状优化在肝组织中的实验研究[D];中国人民解放军军医进修学院;2005年
9 王宇晖;基于分布式水文模型的流域水循环及面源伴生过程模拟研究与应用[D];东华大学;2012年
10 秦钟;华北平原农田水热、CO_2通量的研究[D];浙江大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 司俊山;300MW锅炉机组低负荷运行水循环安全性研究[D];华北电力大学(河北);2004年
2 卢立冰;环境水资源系统分析的单元网络模型研究[D];大连理工大学;2003年
3 马喜荣;黄河流域水循环流路的改变对物质输送及能量交换的影响[D];河海大学;2005年
4 周晓兵;城市景观规划设计中的雨水控制利用研究[D];北京建筑工程学院;2009年
5 刘蕾;东北典型湿地及松辽流域河道内生态需水研究[D];武汉大学;2005年
6 吴蓬萍;硫酸盐气溶胶对全球水循环因子影响的模拟研究[D];中国气象科学研究院;2008年
7 李红星;土壤蒸发数学模型的建立及其试验验证[D];西北农林科技大学;2008年
8 王艳姣;福建省汛期降水的特征分析及其人工神经网络预测模型的研究[D];南京气象学院;2003年
9 胡东来;嫩江流域水循环与湿地生态演变相互作用及综合调控[D];东华大学;2009年
10 乔羽佳;气候变化对黄龙景观影响研究[D];成都理工大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 特约专家 齐兵强 全国节约用水办公室 博士;用水循环体系建设是特色[N];中国水利报;2006年
2 安徽文王酿酒股份有限公司;建立回水系统、实施水循环综合利用[N];中国企业报;2005年
3 记者 秦媛媛;生活污水上演“凤凰涅槃”[N];秦皇岛日报;2006年
4 本刊评论;行动,为了健康的水循环[N];中国水利报;2010年
5 本报记者台桂花;探讨可持续水循环设施建设[N];中国环境报;2009年
6 钱建伟;1.4亿清除水循环“瓶颈”[N];苏州日报;2006年
7 慧聪;工业水循环:人类水危机的最后“救赎”[N];黄河报;2010年
8 李宗礼 甘肃省武威市水利工程局;从流域的尺度审视水资源开发模式[N];中国水利报;2005年
9 陈凌馨通讯员 刘炳蔚;银河水务建立生态型水循环处理模式[N];中国经济时报;2007年
10 本报记者 张润东 彭信琼;防渗合格 圆明园复展荷花[N];华夏时报;2006年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978