气候变化对水文季节性迁移的影响：以水库汛期分期和极值降水为例

doi:10.12006/j.issn.1673-1719.2018.134

摘要/Abstract

摘要：

气候变化影响下水利工程的可靠设计和安全运行是广大决策者、研究者和公众共同关注的热点问题。以清江流域为研究对象,首先采用模糊集合分析法对不同温室气体排放情景(A2、A1B和B1)下的逐日降水资料进行汛期分期,再通过广义极值分布(GEV)函数对各分期的极值降水序列进行频率分析。结果表明,降水季节性迁移直接影响汛期分期;3种排放情景下未来各时段(2011—2030年、2046—2065年和2080—2099年)的主汛期较基准期均推迟且有缩短趋势。对于极值降水量级,未来情景下明显小于基准期,且这种差距随着重现期的增大而增大;主汛期明显大于前汛期和后汛期,且在时段之间的差异明显大于排放情景之间的差异。

关键词: 气候变化, 汛期分期, 模糊集合, 季节性迁移, 广义极值（GEV)分布

Abstract:

Under the influence of climate change the reliable design and safe operation of hydraulic engineering has become a hot issue for decision makers, researchers and the public. Taking the Qingjiang River Basin as the research target, and using fuzzy set analysis method to classify the daily rainfall data generated under different greenhouse emission scenarios (e.g., A2, A1B and B1), the extreme precipitation series were simulated by generalized extreme value distribution (GEV) function. The results show that climate change has changed the precipitation structure, and its seasonal shift directly affects the flood season division. Under the three emission scenarios, the main flood season in the future will be postponed and shortened compared with the baseline period. The extreme precipitation in the future (e.g., 2011-2030, 2046-2065 and 2080-2099) is less than the baseline period, and this difference increases with the increase of the return period. The extreme precipitation in the main flood season is notably larger than that in the pre-flood season and post flood season. For extreme precipitation, the differences between periods are remarkably greater than those of emission scenarios.

Key words: Climate change, Flood season division, Fuzzy set, Seasonal shift, Generalized extreme value (GEV) distribution

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图/表 7

图1 不同情景下的汛期经验和拟合隶属度

Fig. 1 Empirical membership degree and fitted membership degree under different scenarios (a) baseline period, (b) A2 emission scenario,(c) A1B emission scenario, (d) B1 emission scenario

图2 不同情景下主汛期时长变化

Fig. 2 Main flood season under different scenarios

表1 年最大极值降水在各分期内分布情况表

Table 1 The distribution of annual maximum precipitation in each period of the flood season

情景	时段	前汛期	主汛期	后汛期	主汛期占比/%
基准期	1961—2010年	8	40	2	80
A2	T1	3	30	17	60
	T2	1	37	12	74
	T3	6	26	18	52
A1B	T1	3	28	19	56
	T2	3	28	19	56
	T3	1	30	19	60
B1	T1	3	28	19	56
	T2	3	36	11	72
	T3	1	42	7	84

图3 分布函数的优化参数结果

Fig. 3 Optimized parameters of the distribution function

图4 基准期各分期优化频率曲线

Fig. 4 Optimal frequency curve for each period of baseline period

图5 T1时段不同情景下极值降水对比

Fig. 5 Comparison of extreme precipitation for different scenarios in the T1 period (a) pre-flood season, (b) main flood season, (c) post-flood season

图6 A2情景不同时段下极值降水对比

Fig. 6 Comparison of extreme precipitation for different future periods under A2 scenario (a) pre-flood season, (b) main flood season, (c) post-flood season

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