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大清河流域下垫面要素变化对洪水的影响统计分析

作　者: 张冬冬
导　师: 冯平
学　校: 天津大学
专　业: 水文学及水资源
关键词: 下垫面土地利用洪峰洪量多元回归统计
分类号: TV122
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着社会经济发展及人口的不断增加,许多流域内人类活动对下垫面影响越来越明显。人类对于土地改造活动,一定程度上改变了下垫面的某些性质,而且对水资源的时空分布产生重要影响,从而影响到整个流域的产汇流过程。如果在水文计算和防洪工程建设中忽视这些因素的变化,其结果会受到一定影响,产生偏差。因此分析下垫面要素变化对洪水的影响可以为流域防洪减灾以及水文资料一致性修正提供一定的依据。本文以大清河流域为研究区域,主要的研究内容及成果如下:(1)影响洪峰和洪量的因素识别及资料收集。结合中国科学院遥感应用研究所提供的土地利用遥感数据和DEM图,提取5个子流域1970、1980和2000年的土地利用情况以及流域的平均坡度和面积等下垫面要素。统计1956～2005年各典型流域的降雨特征,包括:次降雨量、前期影响雨量(Antecedent Precipitation Index简称API)、最大1小时降雨、最大3小时降雨。建立洪水量级的指标体系,将洪水按频率分别为大于10年一遇和小于10年一遇。(2)洪水特征量变化趋势分析以及气候因素影响分析。根据历年资料运用滑动平均法以及Kendall秩次相关检验法分析各个流域的洪量以及洪峰的变化趋势。运用降雨径流相关法以及降雨洪峰相关分析法分析降雨对洪峰洪量的影响比例,为进一步研究下垫面因素对洪峰洪量的影响提供基础。(3)洪水特征与影响因子的多元统计分析。利用搜集的洪水特征和影响因子的资料,建立洪峰和洪量与这些指标之间的多元统计方程。在建立模型时主要采用线性回归法、主成分回归法以及非线性回归方法分别建立多元统计方程,通过分析反映下垫面指标的实际变化情况,来分析下垫面指标变化对洪水的影响程度。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-16
  1.1 研究背景及意义  9-10
    1.1.1 研究的背景  9
    1.1.2 研究目的及意义  9-10
  1.2 国内外研究动态  10-12
    1.2.1 研究方法  10
    1.2.2 国内外研究状况  10-12
  1.3 大清河流域概况  12-13
    1.3.1 地理位置  12
    1.3.2 地质地貌  12
    1.3.3 水文气候  12-13
    1.3.4 大清河水系  13
  1.4 研究内容及技术路线  13-16
    1.4.1 研究内容  13-15
    1.4.2 技术路线  15-16
第二章暴雨洪水特征变化趋势分析  16-31
  2.1 暴雨洪水特征值的统计方法  16-22
  2.2 洪水特征值变化趋势分析方法  22-23
    2.2.1 线性滑动平均  22-23
    2.2.2 Kendall 非参数秩次相关检验  23
  2.3 各流域洪水特征值变化趋势分析  23-29
    2.3.1 紫荆关流域洪水变化趋势分析  24-25
    2.3.2 城头会流域洪水变化趋势分析  25-26
    2.3.3 阜平流域洪水变化趋势分析  26-27
    2.3.4 漫水河域洪水变化趋势分析  27-28
    2.3.5 张坊流域洪水变化趋势分析  28-29
  2.4 小结  29-31
第三章降雨对洪峰的影响分析  31-39
  3.1 相关分析原理  31
  3.2 洪峰降雨关系分析  31-37
    3.2.1 紫荆关流域洪峰降雨关系分析  31-33
    3.2.2 城头会流域洪峰降雨关系分析  33-34
    3.2.3 阜平流域洪峰降雨关系分析  34-35
    3.2.4 漫水河流域洪峰降雨关系分析  35-36
    3.2.5 张坊流域洪峰降雨关系分析  36-37
  3.3 洪峰和降雨特征量统计模型及影响分析  37-39
第四章降雨对洪量的影响分析  39-47
  4.1 径流还原方法  39-41
  4.2 流域径流还原计算  41-46
    4.2.1 紫荆关流域径流还原  41-42
    4.2.2 城头会流域径流还原  42-44
    4.2.3 阜平流域径流还原  44
    4.2.4 漫水河流域径流还原  44-45
    4.2.5 张坊流域径流还原  45-46
  4.3 小结  46-47
第五章下垫面要素变化及对洪峰洪量影响分析  47-68
  5.1 下垫面变化的识别方法  47-50
    5.1.1 土地利用分类  47-48
    5.1.2 土地利用变化分析  48-50
  5.2 多元统计回归模型原理  50-52
    5.2.1 多元线性回归模型一般形式  50-51
    5.2.2 主成分分析模型一般形式  51
    5.2.3 非线性回归模型一般形式  51-52
  5.3 多元统计回归模型的检验  52-53
    5.3.1 多元回归模型的拟合优度检验  52
    5.3.2 多元回归模型的整体显著性检验  52-53
    5.3.3 自相关和 DW 检验  53
  5.4 多元统计回归模型的建立  53-65
    5.4.1 数据处理和研究方法  53
    5.4.2 多元线性回归分析  53-54
    5.4.3 主成分回归分析  54-58
    5.4.4 非线性回归分析  58-64
    5.4.5 回归模型结果分析  64-65
  5.5 下垫面因素对径流洪峰影响分析  65-68
第六章总结与展望  68-70
  6.1 总结  68-69
  6.2 展望  69-70
参考文献  70-73
发表论文和主要科研情况  73-74
致谢  74

大清河流域下垫面要素变化对洪水的影响统计分析

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