鄂尔多斯盆地东缘柳林泉流量演变特征、驱动归因与滞后响应预测研究

《Water》:Evolution, Attribution, and Multi-Scale Lag Prediction of Liulin Spring Discharge

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月25日 来源:Water 3.5

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岩溶泉是干旱和半干旱地区的重要水源,其流量受天然补给条件控制,并日益受到人类活动的影响。本研究利用水文气象数据(1956—2024年)、地下水开采记录(1974—2024年)以及剔除直接开采效应后的复原流量序列,对鄂尔多斯盆地东缘的柳林泉进行了研究。研究采用无趋势去预白Mann-Kendall检验、Pettitt检验与移动t检验、双累积曲线分析以及去趋势去预白互相关方法,分析了其演化规律、驱动因素和滞后响应;并构建了包含持续性基准和独立时间验证的精简多元线性回归(MLR)模型用于预测。结果表明,近七十年间流量呈显著下降趋势,可分为四个阶段——平稳期、急剧下降期、缓慢衰减期和回升期,历史最低值出现在2021年,为1.17 m3/s。双累积曲线分析显示,降水—响应斜率降至自然基准期(1956—1973年)的18.2%,表明在长期人为扰动下,降水与流量之间的关系已被严重削弱;观测双累积曲线与复原双累积曲线的对比表明,地下水开采是主要压力源,而煤矿疏干、土地利用变化及其他因素的单独贡献无法仅通过本分析方法加以分离。复原流量具有强持续性(滞后1阶自相关系数=0.9392);经线性去趋势和自回归预白处理后,降水和河流径流的稳健滞后响应集中在约2年处,而此前报道的跨数十年相关峰值则是共同趋势和自相关造成的伪迹。MLR模型(训练R2=0.925)在一步预测上不及持续性基准模型的表现,但在多步情景预测中提供了有效技能;2023—2024年回溯预测误差低于0.24 m3/s。2025—2027年在干、常、湿降水情景下的预测结果(1.33—1.63 m3/s)表明,该阶段将处于平稳至偏弱状态,而非持续恢复。本研究为类似岩溶泉的归因分析和滞后分析提供了方法论参考,但模型参数需要根据具体站点重新校准。
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