鄱阳湖极端枯水事件1956-2022年演变规律及其驱动机制研究

作     者：卓云强 

作者单位：南昌大学 

学位级别：硕士

导师姓名：闫峰;熊斌;周毓彦

授予年度：2024年

学科分类：08[工学] 081501[工学-水文学及水资源] 0815[工学-水利工程] 

主      题：鄱阳湖 枯水 演变规律 驱动机制 贡献分析 

摘      要：鄱阳湖是我国第一大淡水湖,水文节律独特。变化环境下湖区来水水文过程和江湖关系等条件发生了不同程度的改变。复杂条件下鄱阳湖枯水情势的变化极大地影响区域水资源、水环境和水生态安全稳定。近期,鄱阳湖湖区极端枯水频发,出现枯水期提前、延长、水位过低等现象,有关这些枯水情势变化的规律和成因解析是当前亟待突破的难题。本文在研究鄱阳湖极端枯水事件长周期（1956-2022年）演变规律的基础之上,采用多变量频率分析、江湖关系分期分析、多元线性回归、贡献分析等方法,对湖区极端枯水事件（枯水烈度峰值、枯水烈度均值、枯水历时）的演变规律及其驱动机制展开分析。论文主要结果及结论如下: （1）在湖区枯水事件单变量演变规律分析中,采用Chow变点检验法对湖区枯水事件序列进行诊断。得出枯水烈度峰值、枯水烈度均值、枯水历时序列均在2003年发生突变,与1956-2002年相比,2003-2022年期间枯水烈度峰值平均升高12.9%,枯水烈度均值、枯水历时平均增加36.9%、26.6%。表明后三峡时期鄱阳湖枯水情势呈现加剧趋势,整体上枯水烈度峰值升高,枯水烈度均值和枯水历时大幅增加。 （2）在湖区枯水事件多变量频率变化分析中,采用Copula函数拟合湖区枯水变量,分析三峡蓄水前后湖区枯水联合分布和重现期变化规律。得出相较于三峡蓄水前,蓄水后湖区枯水事件的边缘分布和联合分布均有所变化,枯水变量间相关系数减小;给定单变量重现期水平下,上述三变量分位数均有所增大,枯水烈度峰值和枯水历时的同现重现期显著缩短。例如,单变量重现期为100a时,枯水烈度峰值和枯水历时达到极值,烈度峰值增大8.6%,枯水历时增大14.3%,两者的同现重现期则缩减了89.2%。表明三峡蓄水后,湖区枯水变量间相依性降低,极端枯水事件频率增加,且发生烈度峰值高且历时长的枯水事件的概率风险显著增大。 （3）在湖区枯水变化的驱动机制解耦研究中,通过多元回归等方法解构湖区来水、长江水流条件与湖区枯水水位变化的驱动关系。得出湖区枯水历时与长江水流条件相关变量的相关性比其与湖区来水变量的相关性更高,湖区枯水变量（枯水烈度峰值、枯水烈度均值、枯水历时）回归模型的R2分别为0.83、0.83、0.70;三峡及其上游水库调蓄相关变量对于湖区年枯水烈度峰值升高、年枯水烈度均值增加、年枯水历时增加的合计贡献分别为112.2%、105.9%、103.0%。表明湖区枯水历时受长江水流条件的影响大于枯水烈度峰值和枯水烈度均值,6个枯水解释变量综合解释了3个湖区极端枯水事件的演变,近20年的湖区枯水整体加剧趋势主要源于长江水流条件改变的综合影响。 论文研究有助于进一步认识鄱阳湖枯水形成机制及三峡水库运行对湖区枯水的具体影响,为鄱阳湖的枯水情势驱动机制解耦、干旱预警研究提供参考。