水文序列变异诊断理论与方法

变化环境下，水文序列的变异导致其“一致性”假设失效，否定了目前工程水文分析计算的前提，给水利工程的规划和设计带来偏差。本书针对变化环境下水文过程演变规律及变异特征，将基于时间序列的统计方法与基于物理机制的分布式水文模型相结合，揭示了变化环境下非一致性水文序列变异关系和成因，诊断了降水-径流、降水-蒸发等水文气象序列关系的变异，定量识别了气候及下垫面变化对流域水文要素变异的贡献，发展了变化环境下流域水文序列的变异诊断理论体系和方法。

总序一
总序二
总序三
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的及意义 2
1.3 国内外研究进展 2
1.3.1 水文气象序列变异 3
1.3.2 水文序列变异诊断 4
1.3.3 渭河流域水文气象序列变异诊断现状 5
1.3.4 目前研究的不足与发展趋势 6
1.4 本书主要内容 6
第2章 研究区域概况及基本资料 8
2.1 渭河流域自然地理概况 8
2.2 渭河流域气象水文资料 9
2.2.1 气象资料 9
2.2.2 水文资料 11
2.3 渭河流域水利工程及水资源开发利用资料 11
2.3.1 水利工程资料 11
2.3.2 水资源开发利用资料 14
第3章 水文气象要素特征及演变规律分析 17
3.1 研究方法 17
3.1.1 小波分析方法 17
3.1.2 Mann-Kendall趋势检验法 17
3.1.3 R/S分析法 18
3.1.4 对立统一与质量互变定理 20
3.1.5 基于对立统一与质量互变定理的可变模糊评价法 20
3.2 渭河流域降水量演变规律 21
3.2.1 降水量空间分布 21
3.2.2 降水量年内、年际变化 22
3.2.3 降水量丰枯变化 23
3.2.4 降水量周期性变化 24
3.2.5 降水量趋势性、持续性变化 24
3.2.6 降水量不均匀性、集中度变化 25
3.3 渭河流域气温演变规律 26
3.3.1 气温空间分布 26
3.3.2 气温年内、年际变化 26
3.3.3 气温年代际变化 28
3.3.4 气温周期性变化 28
3.3.5 气温趋势性、持续性变化 29
3.3.6 气温不均匀性变化 30
3.4 渭河流域潜在蒸发量演变规律 30
3.4.1 潜在蒸发量空间分布 30
3.4.2 潜在蒸发量年内、年际变化 31
3.4.3 潜在蒸发量年代际变化 32
3.4.4 潜在蒸发量周期性变化 33
3.4.5 潜在蒸发量趋势性、持续性变化 34
3.4.6 潜在蒸发量不均匀性、集中度变化 35
3.4.7 基于熵理论的潜在蒸发量的时空变化特征研究 35
3.5 渭河流域径流量演变规律 39
3.5.1 径流量空间分布 39
3.5.2 径流量年内、年际变化 39
3.5.3 径流量丰枯变化 44
3.5.4 径流量周期性变化 45
3.5.5 径流量趋势性、持续性变化 45
3.5.6 统计参数变化特征 46
3.6 渭河流域特别水文事件变化规律 47
3.6.1 洪水事件变化规律 47
3.6.2 干旱事件变化规律 49
3.6.3 优选1日、3日降水量基本规律分析 57
第4章 水文气象要素的变异诊断 59
4.1 变异点与突变点的关系及含义 59
4.2 水文气象要素变异诊断方法 60
4.2.1 定性判断方法 60
4.2.2 定量诊断方法 61
4.3 渭河流域气象要素的变异诊断 68
4.3.1 降水序列的变异诊断 68
4.3.2 气温序列的变异诊断 70
4.3.3 潜在蒸发序列的变异诊断 71
4.4 渭河流域水文要素的变异诊断 73
4.4.1 累积距平法与Mann-Kendall突变检验法 73
4.4.2 有序聚类分析法 77
第5章 水文气象序列变异综合诊断研究 78
5.1 多种变异诊断方法比较 78
5.2 水文气象要素变异等级划分 79
5.2.1 径流变异量化指标分析 79
5.2.2 变异等级划分 79
5.2.3 渭河流域径流变异结果对比分析 80
5.3 水文要素变异综合诊断体系建立 89
5.4 实例分析——渭河流域华县站径流变异研究 90
第6章 水文气象序列关系变异诊断研究 98
6.1 变化环境下降水集中度与降水结构的时空变化 98
6.1.1 研究方法 98
6.1.2 降水集中度与降水结构的时空变化特征分析 100
6.2 基于阿基米德Copula函数的泾河流域降水-径流关系变异诊断 107
6.2.1 研究方法 107
6.2.2 泾河流域实例分析 108
6.2.3 降水-径流关系变异原因探讨 111
6.3 基于贝叶斯Copula函数的降水-气温关系变异诊断 113
6.3.1 研究方法 113
6.3.2 降水-气温关系的变异诊断 115
6.4 基于贝叶斯Copula函数的降水-径流关系变异诊断 118
6.4.1 研究方法 118
6.4.2 降水-径流关系的变异诊断 118
6.5 基于径流系数的降水-径流关系的变异诊断 124
6.5.1 年降水量和年径流系数序列的变异诊断 125
6.5.2 降水、径流以及年径流系数序列变异的响应关系 126
第7章 定量分解气候变化和人类活动对径流变异的贡献率 128
7.1 基于水文法分解气候变化和人类活动对径流变异的贡献率 128
7.2 基于Budyko模型分解气候变化和人类活动对径流变异的贡献率 138
7.2.1 方法介绍 138
7.2.2 模型建立与验证 141
7.2.3 气候变化和人类活动对径流变异的影响 143
7.3 基于VIC模型分解气候变化和人类活动对径流变异的贡献率 144
7.3.1 VIC分布式水文模型的本地化构建 144
7.3.2 参数率定 148
7.3.3 气候变化和人类活动对径流变异的影响 153
7.4 基于SWAT模型分解气候变化和人类活动对径流变异的贡献率 158
7.4.1 SWAT分布式水文模型的本地化构建 158
7.4.2 参数率定 164
7.4.3 气候变化和人类活动对径流变异的影响 173
7.5 基于不同模型的气候变化和人类活动对径流变异的贡献率 180
第8章 气候变化和人类活动影响下的径流响应过程 182
8.1 气候变化情景设置 182
8.2 气候变化情景下的径流响应过程 183
8.2.1 年均径流响应结果 183
8.2.2 年内径流响应结果 185
8.3 土地利用变化情景设置 201
8.3.1 不同土地利用类型构成 201
8.3.2 土地利用转移矩阵 205
8.3.3 土地利用变化驱动力分析 208
8.3.4 土地利用变化情景设置 209
8.4 土地利用变化情景下的径流响应过程 212
8.4.1 年均径流响应结果 212
8.4.2 年内径流响应结果 214
第9章 结论 222
参考文献 225