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在变化环境下,流域水热平衡动态变化十分复杂,且与下垫面因素间的反馈机制尚未解决。因此,研究流域的水热平衡动态变化及其与下垫面因子的互馈关系对流域水资源开发利用具有重要意义。本文以渭河流域为研究对象,在分析流域水文气象要素的时空演变规律的基础上,研究了流域水热平衡动态变化及其驱动力,检验了流域Budyko参数n与下垫面影响因子间的格兰杰因果关系,并首次将Copula函数条件概率引入互馈研究中,分析了变化环境下流域水热平衡动态变化与下垫面因子间复杂的互馈关系。论文取得的主要研究成果如下:(1)采用水文统计方法揭示了渭河流域水文气象要素的时空演变规律,结果表明:渭河流域多年平均降水在空间上分布不均匀,由东南向西北逐步递减;潜在蒸散发量由上游到中游到下游逐渐增多;干燥指数值由东南到西北呈上升形势,说明流域由东南至西北越来越干干燥。基于Mann-Kendall检验法,渭河流域、泾河流域和北洛河流域的降雨都存在不显著的下降趋势,干燥指数都存在不显著的上升趋势,径流都存在显著的下降趋势,植被指数(NDVI)存在显著上升的趋势;土壤湿度(SM)、有效灌溉面积(EIA)和基流(BF)都存在显著下降趋势,且以上趋势变化均具有持续性。(2)应用最新Budyko公式(Wang-Tang公式),采用滑动平均和最小二乘法拟合Budyko参数n,探索了流域水热平衡动态变化规律。基于Mann-Kendall检验法,发现渭河与北洛河流域的Budyko参数n为不显著的下降趋势;泾河流域n为显著的上升趋势,趋势均具有一定的持续性。采用启发式分割算法诊断了渭河流域n的变异点,结果表明:渭河流域变异点为1968年、泾河流域变异点为2003年、北洛河流域的变异点为1970年。(3)采用交叉小波方法进行Budyko参数n动态变化的驱动力研究,阐明了渭河流域下垫面影响因素SM、NDVI、BF和EIA均与n有较强的相关关系,而北洛河流域和泾河流域上述关系相对较弱。且上述下垫面因子与n相关关系显著的年份在三个流域均相似,即在三个流域下垫面因子对流域水热产生显著影响的时间段基本相同。(4)采用格兰杰因果检验法,分析水热平衡参数n与下垫面因子的因果关系,结果显示:在渭河流域,SM和BF是n的单向格兰杰原因,n是NDVI的单向格兰杰原因;在泾河流域,n和NDVI互为格兰杰原因;在北洛河流域,n和SM、n和BF均互为格兰杰原因,n是NDVI的单向格兰杰原因,EIA是n的单向格兰杰原因。(5)针对格兰杰因果检验法的局限性,基于Copula函数的条件概率,提出了一种新的互馈研究方法,揭示了变化环境下流域水热平衡参数n与下垫面因子间的互馈关系,结果发现:参数n与NDVI在三个流域内是互馈的,其中北洛河流域的互馈程度最强,且在北洛河流域和渭河流域,当n和NDVI取第20百分位时其互馈关系最强;参数n与SM、n与BF在渭河流域和北洛河流域是互馈的。(6)基于Copula条件概率的互馈研究新方法因其同时耦合了因子之间的线性与非线性特征,能更好地刻画变量间的相关关系,具有可视化和形象直观的优点。此外,该方法能够定量分析参数n与下垫面因子在不同流域不同情景下的互馈关系,为研究变化环境下陆气耦合的互馈关系提供了一种新的思路。