环境变化情景下洮儿河流域水资源响应及预测

论文摘要

气候变化和人类活动（主要考虑土地利用和植被覆盖的改变）已成为影响洮儿河流域水文水资源演变规律的重要因素,洮儿河流域地处东亚季风气候区北部边缘,加之山地效应导致流域水文气象过程复杂性,降雨时空分布不均匀,以及近年来农业快速发展的社会因素,使得水资源短缺和旱涝灾害频发成为该流域面临的严峻挑战。洮儿河流域已成为嫩江流域用水矛盾较为突出的地区之一,随着国家粮食安全战略的实施,未来流域对水资源的需求还将进一步增加。基于上述状况,将SWAT模型应用于洮儿河流域水文模拟,分析土地利用变化和气候情景模式下对流域水文水资源的影响,对流域水资源开发、利用和管理具有重要参考意义。本文主要开展了以下研究工作:（1）洮儿河流域水文模型构建及参数率定。结合洮儿河流域自然地理空间数据信息构建SWAT模型空间数据库,完成洮儿河流域子流域和水文响应单元（HRU）划分,洮儿河流域划分为25个子流域以及268个HRU;针对SWAT模型22个主要参数进行敏感性分析,选取最为敏感的前11个参数作为关键参数;在此基础上,采用SUFI-2算法优化关键模型参数,以洮儿河流域黑帝庙、察尔森、五岔沟站历史实测日径流过程为依据,对洮儿河流域径流过程模拟精度进行评价。研究结果表明,黑帝庙、察尔森、五岔沟站模拟评价指标拟合优度R2分别为0.88、0.87和0.84,模拟效果较好,表明该模型在研究区具有较好的适用性。（2）土地类型对洮儿河流域水文水资源影响分析。确定了洮儿河流域主要土地利用类型,并分析不同时期各种土地利用类型的变化趋势;采用不同时期土地利用类型对流域内3个水文站点进行水文过程模拟,分析了流域上游五岔沟、中游察尔森、下游黑帝庙1995、2005和2015年径流量变化情况;分别假设流域内6种极端土地利用类型,分析比较了不同土地利用类型对流域水文过程的影响规律;分析比较了不同土地利用变化情景下流域不同保证率下地表水资源总量,结果表明,不同土地利用类型下洮儿河流域地表水资源量有所差异。（3）气候情景下洮儿河流域气候特征及水文水资源响应分析。分析了RCP4.5、RCP8.5两种情景模式下未来（2020-2050）降水、气温分布特征,结果表明,RCP4.5、RCP8.5两种情景模式下,流域年降水量呈现整体下降趋势;两种情景模式下气温总体呈现上升趋势,RCP4.5情景模式下,多年平均气温相较于基准期增温幅度为1.58℃,RCP8.5的多年平均气温上升更为显著,增温幅度为2℃。位于上游的五岔沟和中游的察尔森站在RCP4.5、RCP8.5情景下未来径流量呈现减少趋势。按照未来降水、气温的变化趋势来假定气候情景模式,洮儿河流域上游五岔沟、中游察尔森、下游黑帝庙等3个水文站点未来径流量呈现减少趋势。流域出口水文控制站（黑帝庙）多年平均实测径流量为16.97亿m3。RCP4.5情景模式下,黑帝庙多年平均径流量为17.09亿m3,相较于实测年径流量偏大0.12亿m3;RCP8.5情景模式下,多年平均径流量为17.20亿m3,相较于实测年径流量偏大0.23亿m3。假定气候情景模式下,多年平均径流量为14.54亿m3,相较于实测年径流量偏小2.43亿m3。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 选题背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 分布式水文模型研究现状
•     1.2.2 SWAT水文模型研究现状
•     1.2.3 变化环境对水资源影响研究现状
•   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2章 研究区概况
•   2.1 地理位置
•   2.2 水文气象
•   2.3 自然地理
•   2.4 土地利用/植被覆盖
•   2.5 生态环境
•   2.6 社会经济
•   2.7 水资源量
•   2.8 水资源开发利用现状
•     2.8.1 水利工程现状
•     2.8.2 水资源开发利用程度
• 第3章 SWAT模型构建及率定
•   3.1 模型原理
•     3.1.1 产流过程
•     3.1.2 汇流过程
•   3.2 模型结构
•   3.3 SWAT模型构建
•     3.3.1 地理空间数据库构建
•     3.3.2 属性数据库构建
•   3.4 水文过程模拟
•     3.4.1 水文参数计算
•     3.4.2 子流域划分
•     3.4.3 HRU生成
•     3.4.4 模型输入与运行
•   3.5 敏感参数识别
•   3.6 模型参数率定及验证
•     3.6.1 基于SUFI-2算法参数率定
•     3.6.2 手动调参
•     3.6.3 模型验证
•   3.7 本章小结
• 第4章 情景假设及流域水文水资源响应
•   4.1 土地利用情景下水文水资源响应
•     4.1.1 洮儿河流域土地利用变化特征
•     4.1.2 现土地利用情景设定
•     4.1.3 极端土地利用情景设定
•     4.1.4 极端土地利用类型下地表水资源量
•   4.2 气候情景模式下水文水资源响应
•     4.2.1 气候变化情景数据预处理
•     4.2.2 未来降水变化特征
•     4.2.3 未来气温变化特征
•     4.2.4 不同气候情景模式下的径流响应
•     4.2.5 不同气候情景下地表水资源量
•   4.3 本章小结
• 第5章 结论与不足
•   5.1 结论
•   5.2 不足
• 参考文献
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 孙嘉琪

导师: 李鸿雁

关键词: 模型,水文过程模拟,土地利用变化,气候情景模式,洮儿河流域

来源: 吉林大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地球物理学,水利水电工程

单位: 吉林大学

分类号: P333

总页数: 98

文件大小: 5023K

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