变化环境下岩溶区流域极端径流响应研究

论文摘要

变化环境对水文循环的影响日益加剧,流域水文过程发生了显著变化,给供水、防洪以及生态环境带来严峻的考验,探讨变化环境下流域极端径流的响应具有重要意义。基于此,本文以“变化环境下岩溶区流域极端径流响应研究”为题开展研究。主要工作及研究成果如下:(1)论文运用多种统计方法对澄碧河流域极端气温、极端降水和极端径流进行变化特征分析。结果表明:流域极端高气温显著减少,而极端低气温显著增加,两者分别在1997年和1986年发生变异,极端气温的Hurst指数约为0.8,持续性较强;流域极端降水和极端径流均为不显著减少趋势,分别在2008年和1980年发生变异,极端降水的Hurst指数约为0.6,持续性较弱;广义帕雷托分布(GPD)分布可以较好的拟合基于超门限峰值法选取的极端径流序列(POT),重现水平为10年、100年和1000年的极端径流分别为573.7m3/s、983.3m3/s和1820.1 m3/s。(2)基于ArcGIS软件分析澄碧河流域1980年、1995年和2010年三期土地利用类型的变化及转化。结果表明:林地、耕地和草地是流域内主要的土地利用类型,其中,耕地和草地面积增加,而林地面积减少;流域在1980～1995年和1995～2010年两个时期的土地利用转化差异较小,前期的转化尺度较大。(3)构建适用于澄碧河流域径流模拟的SWAT模型,模拟流域的逐日径流过程,分析极端径流对气候变化、土地利用变化以及耦合气候和土地利用变化后的响应情况;在此基础上,运用GPD分布研究耦合气候和土地利用变化的POT序列,分析其重现水平。结果表明:气温下降和降水量增加导致流域极端径流增加,且极端径流对降水量变化的响应程度显著高于气温;林地减少和耕地增加会引起流域极端径流增加,历史和未来土地利用情景下极端径流的差异较小;气候变化对流域极端径流的影响程度明显大于土地利用变化;降水量增加情景下极端径流的重现水平较高。(4)澄碧河流域极端径流对气候变化的响应程度较高,对降水量的依赖性较强,流域管理部门在日后的水资源管理中应关注气候变化并制定合理的措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•     1.1.1 研究背景
•     1.1.2 研究意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 极端水文气象特征研究进展
•     1.2.2 径流对气候变化响应研究进展
•     1.2.3 径流对土地利用变化响应研究进展
•   1.3 研究内容及技术路线
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 技术路线
• 第二章 流域概况及研究方法
•   2.1 流域概况
•     2.1.1 河流水系
•     2.1.2 地形地貌
•     2.1.3 水文气象
•   2.2 流域数据来源
•     2.2.1 气象数据
•     2.2.2 径流数据
•   2.3 主要分析方法
•     2.3.1 趋势分析方法
•     2.3.2 变异分析方法
•     2.3.3 持续性分析方法
•     2.3.4 概率分布及拟合方法
•     2.3.5 重现期及重现水平
•     2.3.6 SWAT模型响应分析方法
• 第三章 岩溶区流域极端水文气象变化特征和土地利用变化分析
•   3.1 流域极端气温特征分析
•     3.1.1 流域极端气温趋势特征
•     3.1.2 流域极端气温变异特征
•   3.2 流域极端降水特征分析
•     3.2.1 流域极端降水趋势特征
•     3.2.2 流域极端降水变异特征
•   3.3 流域极端径流特征分析
•     3.3.1 流域极端径流趋势特征
•     3.3.2 流域极端径流变异特征
•     3.3.3 流域极端径流概率分布特征及重现水平
•   3.4 流域土地利用变化分析
•     3.4.1 土地利用面积的变化
•     3.4.2 土地利用类型的转化
•   3.5 本章小结
• 第四章 基于SWAT模型的岩溶区流域径流模拟研究
•   4.1 SWAT模型的构建
•     4.1.1 SWAT模型基础数据库
•     4.1.2 SWAT运行过程及相关参数的设置
•   4.2 SWAT模型的率定和验证
•     4.2.1 率定方法及参数选择
•     4.2.2 模型评价指标
•     4.2.3 率定和验证效果评价
•   4.3 本章小结
• 第五章 岩溶区流域极端径流对气候和土地利用变化的响应
•   5.1 极端径流对气候变化的响应
•     5.1.1 最大日径流量对气候变化的响应
•     5.1.2 最大连续5日径流量对气候变化的响应
•   5.2 极端径流对土地利用变化的响应
•     5.2.1 极端径流对极端土地利用变化的响应
•     5.2.2 极端径流对历史土地利用变化的响应
•     5.2.3 极端径流对未来土地利用变化的响应
•   5.3 极端径流对组合情景的响应
•     5.3.1 组合情景下极端径流量的响应
•     5.3.2 组合情景下极端径流频率及重现水平的响应
•   5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 朱新荣

导师: 莫崇勋

关键词: 变化环境,模型,极端径流,响应研究,岩溶区流域

来源: 广西大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地球物理学

单位: 广西大学

分类号: P333

总页数: 94

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