基于SWAT模型的浏阳河流域径流对土地利用和气候变化的协同响应

论文摘要

水资源是维持社会经济发展和生态环境不可或缺的基本自然资源和重要战略资源。同时,水资源又是联系自然环境系统和人类社会的重要纽带。随着城市和社会发展日新月异,人口数量持续增长,水资源短缺已经成为全球多个国家面临的发展困境,且气候变化背景下,暴雨、洪涝或者是干旱这种较为几段的天气具有更高的发生频率、波及范围更广、持续时间更长,对人类如何处理与生态环境的协调发展提出了新的要求和挑战。水资源是人类赖以生存所必不可少的资源,因此,要切实做好水资源的保护和可持续发展问题,那么此时对人类活动所引起的水资源变化以及流域水文循环受到全球气候等变化影响的表现具有重要意义。本研究以我国中部地区浏阳河流域为研究对象,首先,利用非参数时间序列分析方法——MK变异方法,分析了浏阳河流域主要水文参数降雨和径流量的变化趋势及响应关系。结果表明,浏阳河上游双江口水文站径流量自2008以来呈现缓慢下降的趋势,而浏阳河下游榔梨水文站径流量自上世纪80年代改革开放以后开始呈现缓慢增加的趋势,随后增加趋势显著,水文站降雨量的变化不能很好的解释径流量的变化,说明径流量的变化一方面受到人为活动强烈的干扰,另一方面也可能受到来自降雨量等气候变化的影响。接着,利用历史资料建立和验证浏阳河流域SWAT模型,用于模拟浏阳河流域的月径流量。研究将浏阳河流域划分为21个子流域、221个水文响应单元（HRU）。在SWAT模型校准和验证期间过程中,表明每月模拟值与校准周期内的观测值之间有很好的一致性,浏阳河流域中构建的SWAT模型适用性非常好。最后,对于未来流域而言,为了评估径流在土地利用以及气候变化下的作用,本文主要是利用了 SWAT模型方法以及情景分析法来进行定量分析。采用元胞自动机-马尔科夫（CA-Markov）模型模拟浏阳河流域2020年和2050年的土地利用空间格局,其次在WorldClim数据库中获得未来流域内气候变化数据,最后采用SWAT模型定量评估径流所受到的土地利用影响和气候变化的影响。研究结果表明,未来浏阳河流域林地比例下降、城市建设用地和耕地比例增加;气候呈暖干趋势;2020年和2050年,土地利用变化时,浏阳河榔梨站模拟径流将分别减少2.42 m3/s和0.96 m3/s;气候变化时,榔梨站模拟径流将分别减少3.02 m3/s和1.13 m3/s;研究不同程度的土地利用以及不同时期的气候变化相关因素,榔梨站模拟径流将分别减少8.54 m3/s和4.27 m3/s;说明浏阳河流域径流的变化对气候响应更加敏感,径流所受到土地利用的影响与气候变化的影响之间具有非线性协同作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•     1.1.1 研究背景
•     1.1.2 研究意义
•   1.2 研究进展
•     1.2.1 国内研究进展
•     1.2.2 国外研究进展
•   1.3 研究内容与技术路线
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 技术路线
•     1.3.3 创新性
• 第2章 浏阳河流域水资源概况
•   2.1 水系组成
•   2.2 气侯水文
•   2.3 社会经济概况
•   2.4 水环境概况
•   2.5 污染源概况
•   2.6 主要水环境问题成因
• 第3章 基于MK方法的浏阳河径流-降雨响应关系
•   3.1 研究目的
•   3.2 研究材料与方法
•   3.3 结果分析
•   3.4 本章小结
• 第4章 SWAT模型参数校准与验证
•   4.1 研究目的
•   4.2 浏阳河流域数据库构建
•     4.2.1 数字高程模型（DEM）
•     4.2.2 土壤数据图
•     4.2.3 土地利用数据
•     4.2.4 气象和水文数据
•   4.3 模型校准验证评判标准
•   4.4 SUFI-2算法参数优化
•   4.5 SWAT模型参数敏感性分析
•   4.6 SWAT模型建立结果
•     4.6.1 浏阳河流域SWAT模型率定与验证
•     4.6.2 SWAT模拟敏感性分析结果
•   4.7 文章小结
• 第5章 评估未来土地利用和气候变化对浏阳河流域径流的影响
•   5.1 研究目的
•   5.2 研究材料与方法
•     5.2.1 未来气候数据
•     5.2.2 土地利用空间格局变化预测
•     5.2.3 SWAT模型
•     5.2.4 CA-Markov模型
•     5.2.5 IDRISI软件操作步骤
•     5.2.6 径流变化模拟
•   5.3 结果分析
•     5.3.1 过去和未来的土地利用模式
•     5.3.2 过去和未来的气候变化
•     5.3.3 土地利用和气候变化对水量平衡的影响
•     5.3.4 未来土地利用和气候变化对径流的影响
•   5.5 本章小结
• 第6章 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 附录B 攻读硕士学位期间参与的科研项目
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: YACHONGTOU BOUNHEUANG

导师: 梁婕

关键词: 模型,浏阳河流域,径流

来源: 湖南大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,经济与管理科学

专业: 气象学,地球物理学,水利水电工程,农业经济

单位: 湖南大学

分类号: F301.24;P333;P467

DOI: 10.27135/d.cnki.ghudu.2019.001579

总页数: 66

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