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济宁市是著名的儒家文化发源地,矿产资源十分丰富,人文、经济地位并重,然而人均占有水资源量却不足全国平均水平的1/4,并且目前针对该地区水文情势方面的研究较少。研究该地区的水文情势、主要水文因子的演变趋势及预测年降雨量是区域水资源规划中急需的工作。
本论文首先研究了济宁市的气温、降水、径流、蒸发、河道泥沙、地下水等多个水文、气象因子的地域特征,然后采用济宁市1951～2009年的年降雨量资料、1959～2009年年平均气温资料及该市辖区内泗河干流书院水文站1958～2009的年实测平均径流量资料,运用Mann-Kendall、Spearman秩次相关检验法、Morlet小波分析、R/S分析及多种统计学方法对该市降水序列、年平均气温序列及泗河年径流序列的变化趋势、周期、突变、持续性及它们之间的相关关系进行了详细的分析。在此基础上,通过使用模糊数学、马尔科夫链、单变量灰色自记忆、改进的双变量灰色自记忆等多种模型对济宁市的年降雨量进行预测。得出以下结论及成果:
(1)济宁市年平均气温有显著升高的趋势,主要是由低温期冷空气活动的减少导致;全年、1～5月、6～9月、10～12月的降雨量都没有显著的变化趋势,其中枯季(1～5月)降雨量变化趋于平稳。泗河年实测径流量序列除汛期外呈显著减小趋势;
(2)年平均气温和年降雨分别存在18年和9年左右的变化主周期;
(3)年平均气温、年平均径流序列的持续性较好,而年降雨量序列的持续性较差;
(4)实测年径流序列的突变发生在1968～1971年间,年平均气温序列的突变发生在1988～1989年间:
(5)年降雨与径流有着明显的同步变化规律,但近年来人类的水事活动及土地利用形式的变化对径流造成的影响越来越大,本论文初步量化了这种影响的程度;分析还表明,济宁市降雨的变化滞后于气温变化约15年左右:
(6)基于济宁市降雨滞后于气温变化的关系,建立了考虑两者滞时的GM(1,2)自记忆模型,经检验,模型有着较高的精度。依此模型预测了2011年济宁市的年降雨量为794.6mm。可以为当地水利部门的防洪抗旱工作及制定相应的政策措施提供决策支持。