汉江上游流域径流模拟及未来气候变化响应

发布时间：2020-07-22 17:56

【摘要】：气候变化是现今全球关注的热点,水资源变革制约着国民经济和社会的发展。当下极端气候事件频发、干旱与洪涝并存、水环境恶化和水质污染等问题,严重制约了社会的可持续发展。评估未来气候变化下流域水资源变化,对于流域水资源管理规划及可持续利用有重要意义。本文研究区域为汉江上游流域,为南水北调中线工程水源地,鄂北水资源配置工程取水地,涉及重大民生工程,研究该流域未来水资源变化量,具有重大意义。本文在综述国内外研究进展的基础上,利用SWAT分布式水文模型对汉江上游流域水文循环系统进行模拟,采用SDSM统计降尺度模型预测未来不同情景下气象要素,通过两模型耦合对未来情景下的径流进行预测,得到如下结论:(1)SWAT模型在汉江上游区域具备很好的适用性。甄别出汉江上游径流敏感性参数有CH_N2、SOL_BD、SOL_AWC。模型模拟为月尺度,相对误差Re均在10%以内,决定性系数R~2和纳什系数Ens多大于0.8,评价等级为乙等。(2)搭建了适合该流域的SDSM模型,对CanESM2模式输出RCP2.6和RCP8.5两种情景下的大气环流因子,输入SDSM模型中进行降尺度预测。结果表明,降雨相对于基准期均有较大幅度的增加,增速达到每十年9.9~26.1mm;最高温度会略有上升,每十年仅为0.052~0.144℃;最低温度整体会稍有下降,每十年为-0.018~0.082℃。不同排放情景下增幅也有较大的差异,RCP8.5比RCP2.6变化强烈。(3)将CanESM2模式输出与已校准好的SWAT模型进行耦合,得到变化情景下的未来径流。预测结果表明,RCP2.6和RCP8.5两种情景下,未来汉江上游流域各月径流相比基准期波动较大,且径流会呈现增加态势,最大增速可达到每10年增加50m3/s。在RCP2.6情景中,2020S和2050S两期的3月径流出流极不稳定,极端气候事件发生概率会提高,径流量在2020S期增加后呈稳定态势。在RCP8.5情景中,各期径流量会呈现明显增加的趋势。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P333;P467
【图文】：

汉江上游,流域水系

图 2-1 汉江上游流域水系图2.1.2 地质地貌汉江流域地跨秦岭和扬子两个地层区，自元古界至新生界皆有分布，秦岭地层区多为变质岩系，而扬子地层区则以沉积岩为主，流域内地层断裂规模较大，活动性较强，地震往往与其伴生，历史上最大震级为 6.5 级。地势西高东低，干流总落差达到 1964m，西部秦巴山区高程达 1000~3000m，中部南襄盆地高程多在 100~300m，东部江汉高程在 23~40m 左右。流域山地类型超过一半，主要分布在西部，丘陵和平原区各占两成，湖泊为 1%，主要分布在汉江平原。流域上游地区地势南北高、中部低，形成了“两山夹一川”的地貌骨架。主河道基本呈现为“U”字型峡谷，基岩裸露，河道深而窄，水流湍急，故河槽调蓄能力较差[32]。2.1.3 气象水文

示意图,水文循环,示意图

图 3-2 水文循环示意图3.1.3 SWAT 模型基本原理在 SWAT 研究的各种问题中，水量平衡始终是流域内所有水文过程的前提和根本。流域水文建模主要分为两个阶段，一是每个子流域内水流、泥沙和杀虫剂负荷等向主河道的输入，二是河网中的水流、泥沙向流域出口运移的过程。水文循环中的水量平衡方程：t 01( )tday surf a seep gwiSW SW R Q E W Q （3-1）式中：tSW 表示土壤最终含水量，单位 mm；0SW 表示第i 天的土壤初始含水量，单位 mm；t 表示时间，单位 d；dayR 表示第i 天的降水量，单位 mm；surfQ 表

汉江流域

图 3-4 汉江流域 DEM 图（2）土地利用数据土地利用类型影响水文响应单元的划分，对径流模拟的精度影响较大。由于中科院资源环境科学数据土地分类体系和 SWAT 模型中的土地利用代码不对应，故需要对其土地利用数据进行重分类。本文中土地类型分布图比例尺为1:10万。研究区域土地利用重分类图 3-5 所示。

【参考文献】