万峰湖建设对区域降水时空分布的影响

doi:10.11988/ckyyb.20230802

长江科学院院报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (1): 44-56.DOI: 10.11988/ckyyb.20230802

万峰湖建设对区域降水时空分布的影响

童锦施¹(), 周向阳¹^,²(), 任东兴³, 赵珊珊¹

¹ 贵州大学资源与环境工程学院,贵阳 550000
² 贵州大学喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室,贵阳 550000
³ 中冶成都勘察研究总院有限公司, 成都 610023

收稿日期:2023-07-24 修回日期:2023-10-20 出版日期:2025-01-01 发布日期:2025-01-01
通信作者:
周向阳(1982-),男,四川德阳人,副教授,博士,研究方向为人类活动对水文循环的影响。E-mail: xyzhou6@gzu.edu.cn
作者简介:
童锦施(1998-),女,辽宁沈阳人,助理工程师,硕士,研究方向为人类活动对水文循环的影响。E-mail: 3453148548@qq.com
基金资助:
贵州省科技项目(黔科合支撑[2019]2875); 贵州省科技项目(黔科合支撑[2018]5781-45); 国家自然科学基金项目(51969006); 国家自然科学基金项目(42167037)

Influence of Wanfeng Lake Reservoir on Spatial and Temporal Distribution of Regional Precipitation

TONG Jin-shi¹(), ZHOU Xiang-yang¹^,²(), REN Dong-xing³, ZHAO Shan-shan¹

¹ College of Resources and Environmental Engineering, Guizhou University, Guiyang 550000, China
² Key Laboratory of Karst Geological Resources and Environment of Ministry of Education, Guizhou University,Guiyang 550000, China
³ Chengdu Survey and Research Institute of MCC, Chengdu 610023, China

Received:2023-07-24 Revised:2023-10-20 Published:2025-01-01 Online:2025-01-01

摘要/Abstract

摘要：

大型水库建设将改变区域降水的时空分布特征。以喀斯特区域建成的大型水库万峰湖为对象,基于高分辨率降水产品,分析水库建设前后区域平均降水量的年、季变化特征,对比建库前后降水空间分布格局,分析水汽输送通量及路径、水库建设、地形特征因子对降水的影响。结果表明万峰湖建设后局地降水空间分布格局发生明显改变,降水量的改变在不同季节也有所差异:夏秋季降水表现为减小、而春冬季表现为增加的特征;基于随机森林算法的贡献度分析表明水汽输送通量及路径方向是影响该区域降水的主导因子,建库后相对水库距离对研究区降水的重要性略有增强,反映出来自水库的陆源水汽贡献度有所增加。研究结果对于水库区域的水资源可持续利用和洪旱灾害防治具有重要的参考意义。

关键词: 大型水库, 区域降水, 时空变化, 影响机制, 万峰湖

Abstract:

The construction of large reservoirs alters the spatial and temporal distribution of regional precipitation. This study focuses on the impact of the construction of Wanfeng Lake, a large reservoir situated in karst region, by analyzing the annual and seasonal variations of regional average precipitation before and after the reservoir’s construction using high-resolution precipitation data. We compared the spatial distribution patterns of precipitation before and after the reservoir construction and examined how factors such as flux and path direction of water vapor transport, reservoir construction, and topographic characteristics influence precipitation. The results indicate that the construction of Wanfeng Lake significantly changes the spatial distribution of local precipitation, with seasonal variations in precipitation amounts: decreases in summer and autumn, and increases in spring and winter. The Random Forest Feature Importance analysis identifies the flux and path direction of water vapor transport as the primary factors influencing regional precipitation. Moreover, the relative distance to reservoir plays a slightly more significant role after construction, suggesting an increased contribution of water vapor from the reservoir. These findings offer important insights for sustainable water resource management and flood/drought disaster prevention in reservoir regions.

Key words: large reservoir, regional precipitation, spatial and temporal variation, influence mechanism, Wanfeng Lake

中图分类号:

P412.27卫星探测

童锦施, 周向阳, 任东兴, 赵珊珊. 万峰湖建设对区域降水时空分布的影响[J]. 长江科学院院报, 2025, 42(1): 44-56.

TONG Jin-shi, ZHOU Xiang-yang, REN Dong-xing, ZHAO Shan-shan. Influence of Wanfeng Lake Reservoir on Spatial and Temporal Distribution of Regional Precipitation[J]. Journal of Changjiang River Scientific Research Institute, 2025, 42(1): 44-56.

图/表 11

图1 研究区数字高程模型(DEM)、主要水系和气象站分布

Fig.1 Digital elevation model of river network and meteorological stations in the study area

图2 降水产品误差水平空间分布

Fig.2 Spatial distribution of errors of precipitation products

图3 研究区平均降水量演变特征

Fig.3 Evolution characteristics of average precipitation in the study area

表1 研究区降水特征统计量及趋势演变

Table 1 Statistics and trends of precipitation characteristics in the study area

图4 水库建设前多年平均降水空间分布

Fig.4 Spatial distribution of multi-year average precipitation before reservoir construction

图5 水库建设后多年平均降水空间分布

Fig.5 Spatial distribution of multi-year average precipitation after reservoir construction

图6 研究区不同网格单元降水变化量累积概率分布特征

Fig.6 Accumulated probability of precipitation variation volume in each grid of the study area

图7 水库建设前后多年平均降水变化量空间分布

Fig.7 Spatial distribution of multi-year average precipitation variation volume before and after reservoir construction

图8 水库建设前后区域降水驱动因子重要性

Fig.8 Importance of driving factors for regional precipitation before and after reservoir construction

图9 水库建设前后降水驱动因子部分依赖性注:相对水库方向横坐标1-8分别表示如下:1为西北,2为北,3为东北,4为东,5为东南,6为南,7为西南,8为西。输入水汽方向系列图横坐标为水汽输入方向与水平负方向的夹角,上半部分为正,下半部分为负。

Fig.9 Partial dependence plot of precipitation driving factors before and after reservoir construction

图10 基于ERA5再分析数据的1979—2018年中国不同季节和年平均水汽通量分布

Fig.10 Spatial distributions of average water vapor flux over China during 1979-2018 in different seasons and their annual total calculated from ERA5 reanalysis data

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