海绵流域内涵解析与模拟评价方法研究

发布时间：2018-03-24 12:39

本文选题：海绵流域　切入点：评价指标　出处：《中国水利水电科学研究院》2017年硕士论文

【摘要】：流域在时空演变的过程中受自然要素的改变和人为因素的扰动而发生变化,因此针对流域的研究、规划和管理上也需要随着流域特征的变化而转变,朝着有利于流域健康发展、人水和谐的目标不断调整,开拓新的思路,合理布局,使得流域作为自然-人工二元水循环的载体,能更充分的发挥自身作用,协调自然和社会发展。"海绵流域"这一概念就是基于这一角度出发,希望能初步探索"海绵流域"的物理机制,尝试构建"海绵流域"的评价体系,并运用SWAT模型,以永定河流域为研究区,对"海绵流域"的两个特征属性(径流和水源涵养)进行情景模拟,通过不同情景下特质值的变化,揭示"海绵流域"的蓄水潜力,并分析有利于和不利于海绵流域的因素,为未来进行海绵流域的管理等提供有限的参考。主要研究内容如下(一)"海绵流域""内涵解析。海绵流域的本质即为流域在自然-人工二元水循环下通过有限的人工措施对水循环要素的调整和干预,充分发挥自然对灾害的适应调节能力。其主要作用在降水偏多时,吸纳部分降水,减少形成的径流;当降水偏少时,储水空间维持水资源供给。海绵流域的基本目的就是恢复流域的弹性储水空间,形成天然的保护屏障。其建设的主要途径有(1)区域水生态系统保护;(2)划定三条红线;(3)避免水资源过度开发利用。(二)探索海绵流域评价体系。将评价思路分为两类,第一类为通过分析流域长时间序列的演进情况,选定指标评价该流域的变化趋势;第二类为通过设定具体水平年和对照组情景,分析情景中选定指标对变化的某系或整体海绵特性要素的响应,评价海绵特性要素对海绵流域的作用。并从吸水、释水和可恢复性等三个方面,初步设立海绵流域评价指标体系。(三)用SWAT模型模拟永定河流域的水文循环过程。根据洪水重现期设置三种洪水类型分别为五年一遇、十年一遇和二十年一遇情景,并截取发生不同重现期洪水年份中6月到9月时间段作为研究时段;以1995年土地利用情况为基准情况,2005年土地利用情景为对照组(SO),分别设置洪水径流情景(S系列)和水源涵养情景(W系列)中土地利用改变情况,S1为1995-2005年土地利用变化中耕地变化情况,S2为1995-2005年土地利用变化中草地变化情况,S3为1995-2005年土地利用变化中城镇建设用地变化情况,W1为1995年未利用地全部转化为耕地,W2为1995年未利用地全部转化为林地,W3为1995年未利用地全部转化为草地。利用SWAT模型对一共8中情景进行模拟,得到S系列情景下的一日最大洪量、七日最大洪量和径流深,以及W系列情景下的土壤含水量。(四)径流洪水情境下的径流变化情况除了 S3情景,S0,S1,S2情景下三种洪水的对应径流三个指标均为减少,减少幅度S1S0S2。在5年一遇洪水中,按照一日最大洪量、七日最大洪量和径流深的排序,SO的变幅分别为-5%、-20%、-11%,S1的变幅分别为-19%、-21%、-16%,S2的变幅分别为-4%、-10%、-19%,S3的变幅分别为+29%、+19%、+5%;在10年一遇洪水中,按照一日最大洪量、七日最大洪量和径流深的排序,S0的变幅分别为-13%、-19%、-18%,S1 的变幅分别为-29%、-24%、-17%,S2 的变幅分别为-6%、-14%、-21%,S3 的变幅分别为+15%、+4%、+7%;在20年一遇洪水中,按照一日最大洪量、七日最大洪量和径流深的排序,S0的变幅分别为-14%、-8%、-10%,S1的变幅分别为-18%、-16%、-10%,S2的变幅分别为-1%、-8%、-20%,S3的变幅分别为+13%、+9%、+2%。(五)水源涵养情境下的土壤含水量变化情况W1,W2,W3情景下土壤含水量均增加,增加幅度为W1W2W3。W1情景下,土壤的多年平均含水量为34.92mm,W2为34.48mm,W3为34.34mm,分别比基准情景增长0.73mm,0.29mm和0.15mm。W1情景下的土壤入渗补多年平均值为6.09mm,W2情景为6.14mm,W3情景为6.15mm,分别比基准情景增大0.004mm,0.09mm和0.10mm。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：中国水利水电科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P333;TV213.4

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