研究生知识库

西南岩溶流域地处中国长江和珠江两大水系的上游，承载着大约1×108人口的生存和发展，具有重要的生态和环境意义。然而，由于特殊的地质背景和环境特征，喀斯特地区岩石破碎、土壤浅薄、雨多地漏、石漠化严重、存在着严重的功能性缺水和季节性干旱问题，是我国陆地生态环境的脆弱区和敏感区。水资源问题已成为制约我国西南喀斯特地区社会经济环境发展的关键因素，水循环研究对于岩溶流域的环境保护和可持续发展具有十分重要的意义。然而，目前针对典型喀斯特流域长时间序列的河川径流演变特征、深层次分析其变化驱动因子及其主控因素贡献率的定量估算的研究仍存在较大的空缺，对喀斯特地区的气候降尺度研究还属空白，需要进一步的研究来对观测到的径流变化给出一个全面合理的解释，同时开展喀斯特区未来气候变化的预估，以进一步研究未来气候变化下的径流响应。 本论文以位于中国珠江流域西江上游红水河水系的典型喀斯特流域——六硐河流域为研究区，利用1968-2013年间近50年的水文气象实测资料，采用线性拟合、滑动平均法、Mann-Kendall非参数统计检验、标准化曲线和Morlet小波分析法等数理统计分析方法对研究区水文气象要素的年际年内变化特征、周期演变特征、突变分段特征及其相互之间的联系进行了分析；同时结合遥感影像数据分析和历史文献记载，获得研究期内流域土地利用变化情况，并进一步分析人类活动引起的下垫面变化对径流的影响；然后采用双累积曲线法来定量分析气候变化和人类活动对径流变化的影响，估算二者的贡献率；最后利用SDSM模型对全球气候模式HadCM3中的A2、B2气候情景进行降尺度处理，模拟研究区未来气候情景，进一步探讨未来变化环境下六硐河流域径流的变化。得出如下结论：①　近50年来流域气温呈不显著增温趋势，90年代后期以来暖化趋势显著，特别是暖冬现象；降水在95%置信水平上显著减少，且丰水期降水年际变化稳定；年径流呈不显著下降趋势，贡献主要来自汛期径流的下降，且丰水期径流年际变化不稳定。总体而言，流域降水与径流的演变在趋势上基本一致，但径流的下降趋势弱于降水，年际差异却较大。②　研究区气温和径流变化无相关关系（P-Value=0.23），而降水与径流之间高度相关（P-Value < 0.001），研究区径流的演变主要受降水量这一自然因素的影响。③　Morlet小波周期分析表明，径流和降水整体变化周期具有较强的同步性，但是二者的趋势变化也存在着显著的差别，表明在部分时间段径流周期变化受非气候因素干扰较大。④　研究期内喀斯特流域径流呈三段式变化，分别以1980年和2007年为突变点，1981-2006年为“天然基准期”，1968-1980年和 2007-2013年为“人类活动影响期”。1）1968-1980年，径流过程与降水过程明显分离，先持续递减再呈急剧起伏波动，不合理的土地利用方式和林草地破坏所带来的水土流失效应造成了该时段径流总量的增加和波动幅度的加剧；2）1981-2007年，径流与降水变化过程呈现较好的同步性，研究区范围内全面的生态修复工程使得流域进入生态波动恢复阶段，自然环境受人类破坏影响较小，径流变化受降雨变化主导；3）2007-2013年内，径流波动变幅远远小于降水，生态的显著恢复和人为耗水量的增加缓和了径流的波动幅度。⑤　以1981-2007为基准期，运用双累积曲线分离降水和人类活动对径流的影响：1968-1980年内，人类活动和降水对径流变化贡献率分别为-81%和181%；2007-2013年内分别为-117%和217%。⑥　当前气候下，SDSM方法可以较为可靠地模拟珠江流域喀斯特地区未来的气温和降水变化，模型的确定性系数分别可达99%和65%左右。无论对于哪种情景，21世纪研究区气温和降水均表现出明显的上升趋势，且随时间推移增幅逐渐增大。气温变化均以秋季和春季变化最为明显，冬季和夏季变化都相对较小，降水则均表现为夏季降水增幅最大，冬季增幅最小。同时，A2情景下的未来气温和降水增幅均大于B2情景。⑦　未来增温增湿的气候变化趋势会引起流域径流的大幅增加，至21世纪末A2、B2两种情景下的径流量将分别增加123.73%和84.19%。