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黄河流域因气候条件变化和人类活动的影响,流域水文循环发生了显著的变化,流域生态环境因河川径流量的锐减和区域内地下水位的降低而面临巨大的挑战。因而,研究变化环境下黄河流域洪水地下径流过程的演变规律具有现实意义。本文以榆林地区岔巴沟流域为例,分析该流域降雨洪水的变化趋势及突变年份,基于量子遗传算法推求退水参数并进行地下径流水源的划分,采用多水源时变增益模型模拟流域内多场实测次洪过程,并模拟流域基准期和下垫面变化期次洪地下径流过程,从定量和定性角度分析次洪地下径流过程对下垫面变化的响应程度。主要研究成果如下:(1)根据岔巴沟流域1986、1995、2000和2008年四期土地利用遥感资料,分析1986—2008年流域内多种土地利用类型面积及其空间转移规律。分析表明,流域在这一时期土地利用类型的面积变化不明显,变化特征主要为流域空间分布上的转移。(2)本文选取岔巴沟流域1960-2010年年最大洪峰流量对应的降雨过程。采用线性趋势回归和M-K非参数秩次相关检验法分析多个降雨统计参数时间序列的变化趋势,结果表明,次降雨强度下降趋势显著,降雨过程线由尖瘦型逐渐变为矮胖型过程;采用有序聚类法、滑动T检验法和距平累积检验法对其进行突变年份诊断,结果表明次降雨强度和降雨过程线参数突变年份均为1970年。(3)对岔巴沟流域1960-2010年年最大洪峰流量对应的洪水过程进行趋势性和突变性分析。结果表明,洪峰流量和次洪量下降趋势显著,洪水过程线由尖瘦型逐渐变为矮胖型,涨洪过程更加坦化以及退水速度更加缓慢;洪峰流量和次洪量突变年份为1970年,洪水涨洪和退水参数突变年份也为1970年。(4)基于量子遗传算法对流域基准期(1961-1970年)和下垫面变化期(1971-2010年)洪水地下径流退水参数进行推求,分别为4.310h和6.211h,算法结果表明流域变化期次洪退水速度比基准期次洪退水速度变慢。在算法精度的评定以及退水参数的合理性验证基础上,以地下径流退水参数对洪水过程进行地下径流的水源划分。(5)选择下垫面变化前后多场洪水过程,利用多水源TVGM模型进行模型参数率定和适用性验证,结果表明该模型模拟洪水过程和次洪退水过程效果较好,认为该模型适用于流域洪水及地下径流过程的模拟。由模型模拟的次洪过程及地下径流过程结果可知,尖瘦型次洪过程相比矮胖型次洪过程,地下径流深与总径流深值Rg/R更大,且流域变化期次洪过程相比基准期次洪过程,地下径流深与总径流深Rg/R值普遍增大。根据重现期划分不同量级的次洪过程,基于下垫变化前后两组产汇流参数进行洪水过程和地下径流过程的模拟。结果表明:岔巴沟流域下垫面条件的变化导致流域洪水洪峰削减与次洪量不同程度的减小,次洪地下径流深Rg和地下径流深与总径流深的比值Rg/R都有不同程度的增加。