太陽(yáng)黑子和SOI對(duì)黃河上游徑流的影響.pdf

1、河川徑流受氣候、流域自然地理及人類活動(dòng)的綜合影響，其變化呈一個(gè)非線性動(dòng)力系統(tǒng)。尤其是黃河流域，跨越多種自然地理環(huán)境，受來(lái)自不同的氣候帶的影響，致使流域內(nèi)氣象萬(wàn)千，水文現(xiàn)象錯(cuò)綜復(fù)雜。也由于對(duì)其流域水文過(guò)程的認(rèn)識(shí)程度，以及分析、模擬流域所持有實(shí)測(cè)的、文獻(xiàn)記錄的或歷史調(diào)查等資料情況的局限，至今還難以完全用數(shù)學(xué)物理方法確切地描述其中每一個(gè)子過(guò)程。況且其徑流變化特性的分析與研究方法主要依賴于傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)理論和方法，而在現(xiàn)有的降雨及徑流分析模擬中，概

2、念性流域水文模型或引入氣象等外部因子分析建模占有主導(dǎo)地位，從而導(dǎo)致目前黃河流域水文水資源情勢(shì)變化規(guī)律的分析與預(yù)測(cè)，主要借助于傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)方法、概念性模擬或經(jīng)驗(yàn)函數(shù)關(guān)系的描述。 本論文搜集黃河上游唐乃亥站的徑流量、太陽(yáng)黑子相對(duì)數(shù)、SOI(Southern Oscillation Index)、典型站點(diǎn)的降水和氣溫資料，運(yùn)用小波理論及分析方法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論及建模方法，對(duì)唐乃亥站的年徑流量的重要特征如周期性、相關(guān)性和突變性進(jìn)行了分析

3、研究，并對(duì)太陽(yáng)黑子數(shù)、與黃河上游年徑流時(shí)序相關(guān)性進(jìn)行了多尺度分析，以挖掘太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)其長(zhǎng)期變化產(chǎn)生的影響，從而加深對(duì)黃河上游區(qū)域的徑流長(zhǎng)期演變規(guī)律的認(rèn)識(shí)。與此同時(shí)，利用水文氣象資料，用GRNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了1961～1998年的月徑流量的模擬和預(yù)測(cè)驗(yàn)證，并對(duì)輸入項(xiàng)加入太陽(yáng)黑子相對(duì)數(shù)、南方濤動(dòng)指數(shù)(SOI)后對(duì)黃河上游唐乃亥站的徑流量進(jìn)行了模擬和預(yù)測(cè)驗(yàn)證。研究分析主要取得了以下主要成果： (1)黃河上游徑流呈現(xiàn)以枯水期占優(yōu)勢(shì)的豐、枯

4、水交替變化規(guī)律，其完整的豐枯循環(huán)周期在18a左右；1920～1998年的年徑流量呈現(xiàn)弱增長(zhǎng)趨勢(shì)，2000年以后有望進(jìn)入一個(gè)豐水段：該區(qū)年均徑流量為617m3/s，主要集中在6～10月份；月均徑流、降水和氣溫在變換趨勢(shì)和影響月份上具有高相關(guān)性；在全球變暖的大環(huán)境下，研究區(qū)氣溫處于波動(dòng)上升狀態(tài)，20世紀(jì)90年代以后，降水、徑流均呈下降趨勢(shì)。 (2)在不同的分辨率下，太陽(yáng)黑子和黃河年徑流量存在著相似的周期波動(dòng)。 (3)太陽(yáng)黑子

5、、年徑流分別存在以11年和2～3年為主的多尺度周期。在太陽(yáng)黑子的磁性周期內(nèi)，兩者相關(guān)性、規(guī)律性較強(qiáng)。 (4)采用GRNN網(wǎng)絡(luò)，建立人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的太陽(yáng)黑子～徑流模擬預(yù)測(cè)模型，發(fā)現(xiàn)該模型對(duì)月均徑流的模擬效果較好，驗(yàn)證效果較差；誤差目標(biāo)NSE(Nash-Sutcliffe)提高24.46％；黃河上游徑流量的變化具有混屯特性。 本研究黃河上游區(qū)域年、月徑流的長(zhǎng)期變化特性的分析，可為決策、研究及公眾提供黃河上游徑流未來(lái)變化的背景。