基于WRF模式的黑河中游城镇化对地表水平衡的影响研究

发布时间：2017-03-21 12:03

  本文关键词：基于WRF模式的黑河中游城镇化对地表水平衡的影响研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近几个世纪以来,城镇化的脚步在世界各地逐步加快,全球土地利用格局发生了巨大的变化,直接或间接地对地表水平衡产生重要影响,从而对陆地生态系统以及全球生态环境产生着不可忽视影响。“十二五”规划纲要明确提出中国城镇化率将达到61.5%,进一步大规模快速城镇化是我国经济社会发展的必然趋势。而城镇化发展导致的不透水层面积增加,带来的下垫面改变通过地表能量平衡等物理过程进而改变空气热动力循环,影响边界层的结构及发展,影响天气过程产生及区域地表水平衡。黑河中游地区城镇化建设用地扩张引起的地表水平衡变化关乎整个干旱内陆河流域的水资源演变,加之内陆河流域的黑河本身地处水资紧缺区,水资源先天供给不足和利用方式不当使得水问题成为制约整个黑河流域社会经济可持续发展和环境保护的关键问题。如何准确分析黑河中游城镇化及其未来发展的不同情景对地表水平衡的影响,探明城镇化与地表水平衡的耦合规律,定制不同的情景方案,开展多情景驱动下的黑河流域城镇化对地表水平衡的综合模拟,预测城镇化与地表水平衡之间的耦合演变规律,为流域水资源管理提供决策与科技支撑。 本文针对城镇化发展、区域水资源综合管理的迫切需要,本文利用遥感和GIS技术,基于1988、1995、2000、2005、2008五期黑河中游城镇化过程中建设用地结构和格局信息,利用景观格局指标分析不同尺度上的格局特点,选取最大斑块指数(LPI)、平均斑块面积指数(MPS)、斑块数目(NP),斑块所占景观面积比(PLAND)、形状指数(LSI)、用平均形状指数(MSI),面积加权平均斑块分维数(AWMPFD)用斑块密度(PD),边缘密度指数(ED)、平均最邻近距离(MNND)等景观指数,分析城镇化过程的空间异质性的特征,分析历史时期黑河中游城镇化的时空演变特征、强度及方向。基于历史时期黑河中游城镇化时空演变规律,采用马尔科夫预测模型构结合地区“十二五”土地利用结构调整规划,建立了社会两种情景下2010-2020年黑河中游城镇用地的宏观需求结构的不同情景；综合考虑栅格水平上的用地类型分布概率、转换保护规则以及表征历史用地类型稳定程度的转换概率规则,实现基于DLS模型在不同城镇化发展不同情景下区域用地结构变化的空间布局优化结果,并基于WRF模式厘清了耦合Noah-LSM方案中城镇化建设用地分布对地表水平衡的影响机制,并开展未来情景下地表水平衡影响的数值模拟,分析不同同城镇化情景下地表地表上行水汽通量QFX、地表径流SFROFF、土壤含水量SH20、植被灌层含水量CANWAT,降雨等的变化规律,揭示城镇化对地表水平衡影响,对于减轻城市发展对生态环境带来的不利影响,实现流域水资源的可持续利用具有重要的意义。
【关键词】：城镇化 地表水平衡 Markov模型 DLS模型 WRF模式
【学位授予单位】：湖北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P208;P343.9
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 图目录12-13
• 表目录13-14
• 第1章 绪论14-21
• 1.1 研究背景、目的及意义14-15
• 1.2 国内外城镇化时空演变机制研究进展15-17
• 1.3 国内外城镇化对区域水平衡影响研究进展17-18
• 1.4 研究方法与内容18-20
• 1.4.1 研究区概况18
• 1.4.2 研究内容18-20
• 1.4.3 研究方法及技术路线20
• 1.5 创新性20-21
• 第2章 黑河中游城镇化时空演变特征分析21-31
• 2.1 黑河中游土地利用结构变化概况21-25
• 2.2 区域景观格局指标选取25-26
• 2.3 黑河中游城镇化景观格局动态26-31
• 第3章 黑河中游城镇化用地结构情景设计31-36
• 3.1 基于Markov模型的城镇化用地结构需求预测31-34
• 3.1.1 Markov模型基本原理31-32
• 3.1.2 黑河中游Markov预测32-34
• 3.2 基于规划指标的用地结构情景建立34-36
• 第4章 黑河中游城镇化用地格局仿真36-44
• 4.1 DLS用地格局模拟的基本原理36-38
• 4.2 基于DLS模型的建设用地分布模拟38-41
• 4.2.1 土地系统结构变化驱动机制的计量分析38-41
• 4.2.2 土地系统结构变化的格局仿真41
• 4.3 黑河中游城镇化动态变化特征与模拟分析41-44
• 第5章 黑河中游城镇化对地表水平衡的影响44-62
• 5.1 WRF模式中地表水平衡机制分析44-47
• 5.1.1 WRF模式简介44-46
• 5.1.2 WRF模式耦合Noah陆面模式的地表水平衡机制46-47
• 5.2 黑河中游城镇化建设用地扩张对地表水平衡的影响47-62
• 5.2.1 模式配置及实验方案47-48
• 5.2.2 对降雨的影响48-51
• 5.2.3 对积云对流降水的影响51-53
• 5.2.4 对地表径流深的影响53-55
• 5.2.5 对植被冠层含水量的影响55-57
• 5.2.6 对上行水汽通量的影响57-58
• 5.2.7 对土壤湿度的影响58-60
• 5.2.8 WRF模式模拟能力验证及结果纠正60-62
• 第6章 结论与讨论62-64
• 6.1 主要结论62-63
• 6.2 存在的问题与展望63-64
• 参考文献64-71
• 致谢71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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7 王纪军,裴铁t

本文编号：259597