系统动力学模拟方法应用于鄱阳湖流域水量变化的研究

发布时间：2017-05-14 18:22

  本文关键词：系统动力学模拟方法应用于鄱阳湖流域水量变化的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：鄱阳湖流域是我国重要的淡水资源库,近年来水旱灾害频繁加剧,给沿鄱阳湖流域的用水安全带来了巨大的威胁。为揭示气候变化和人类用水对流域的流量和湖泊水位变化的影响机制,本文选取了1978-2007年鄱阳湖五河流域及湖区共8个常规气象站的气象数据,并结合五河流域5个水文站(梅港、李家渡、虎山、万家埠和外洲)的日径流数据及湖口的水位监测数据,采用系统动力学(System Dynamic,SD)方法建立流域水量平衡模型,通过单变量控制模拟,模拟了鄱阳湖流域降水、气温和用水量分别增减10%时,流域水量系统的各环节的响应,并进一步探讨了“降水-土壤-径流”过程的影响路径,最后对未来三种气候变化情景下流域2015～2044年的水量变化情况进行了预测。主要得出以下结论：(1)整体上,系统动力学方法能有效反映流域产流、湖泊蓄水作用机理,适用于河流、湖泊集水域的研究。SD方法在流域产流过程的模拟上能取得较理想的效果,确定性系数大于0.88,相对误差小于13.8%,纳西效率系数大于0.68。对湖口站模拟结果与实际水位拟合良好,能较准确的呈现了湖泊水位的变化趋势。(2)降水在流域系统中起关键作用,雨季降水量较大时,其他条件的影响作用则被削弱,气温对流域水量的影响作用主要反映在土壤湿度较高的春夏季节。降水主要控制地表径流量的改变,而气温是通过影响蒸散发和土壤含水量来影响流域水量平衡过程。用水量的影响主要体现在7-9月。(3)降水和土壤蓄水对径流的相关性为0.958和0.767,降水、土壤和其他剩余变量对径流影响的通径系数为0.916、0.274和0.282,降水对径流影响效应的季节性变化不明显,直接通径系数和通过土壤层的间接通径系数之比约为7：1。土壤层对径流影响效应的季节性较为显著,秋冬季节土壤层对径流的直接影响作用要高于春夏季节。(4)以气候模式ECHAM5.0的输出为依据,在A1B、A2、B1三种气候情景下,未来30年(2015～2044年)的气温在3种排放情景下都将呈明显的增加趋势,降水将呈现春夏增长、秋冬季节减少的趋势。A1B、A2和B1情景下,流域总产水量分别增加4.6%、7.3%和3.3%,湖泊水位变化表现为雨季增高、旱季降低,预示着未来气候情景下流域的水旱灾害向两个极端方向发展。
【关键词】：鄱阳湖流域 水量变化 系统动力学 过程模拟
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：N941.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.1.1 气候变化和人类活动背景下我国的水资源变化特征9
• 1.1.2 鄱阳湖流域水资源现状9-10
• 1.1.3 课题研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 气候变化对水量变化过程的影响研究现状11-12
• 1.2.2 人类活动对水量变化过程的影响研究现状12
• 1.2.3 水量平衡模型研究现状12-13
• 1.3 研究内容及技术路线13-15
• 第二章 研究区域概况及研究方法15-23
• 2.1 鄱阳湖流域概况15-18
• 2.1.1 自然地理及气候概况15
• 2.1.2 河流水系概况15-17
• 2.1.3 水资源概况17-18
• 2.2 数据及来源18-19
• 2.3 研究方法19-23
• 2.3.1 系统动力学方法对流域水资源量变化研究的适用性20-21
• 2.3.2 系统动力学方法的模拟原理21
• 2.3.3 系统动力学工具21-23
• 第三章 鄱阳湖流域水量变化的系统动力学模拟23-32
• 3.1 鄱阳湖流域水文水资源过程的系统动力学过程与机理23-26
• 3.1.1 产水子系统的系统动力学过程与机理23-24
• 3.1.2 蓄水子系统的系统动力学过程与机理24-26
• 3.2 模拟参数的率定26-27
• 3.3 水量变化特征及模拟效果分析27-30
• 3.3.1 鄱阳湖流域径流变化特征与模拟效果分析27-29
• 3.3.2 鄱阳湖湖口水位变化特征与模拟效果分析29-30
• 3.4 小结30-32
• 第四章 鄱阳湖流域水量变化的影响作用分析32-44
• 4.1 鄱阳湖流域水量变化的驱动要素分析32-34
• 4.1.1 鄱阳湖流域降水变化特征分析32-33
• 4.1.2 鄱阳湖流域气温年际变化特征分析33
• 4.1.3 鄱阳湖流域用水量年际变化特征分析33-34
• 4.2 单一驱动要素对鄱阳湖流域水量变化的影响过程分析34-37
• 4.2.1 降水对鄱阳湖流域水量变化的影响过程分析35-36
• 4.2.2 气温对鄱阳湖流域水量变化的影响过程分析36
• 4.2.3 用水量对鄱阳湖流域水量变化的影响过程分析36-37
• 4.3 “降水-土壤-径流”过程的影响路径分析37-43
• 4.3.1 通径分析方法38-39
• 4.3.2 分析结果39-43
• 4.4 小结43-44
• 第五章 未来气候变化情景下鄱阳湖流域水量变化的预测44-53
• 5.1 情景模式的设定44-46
• 5.1.1 未来气候情景的建立44-45
• 5.1.2 气候模式的选择45-46
• 5.2 未来气候情景下鄱阳湖流域气候要素的变化46-47
• 5.2.1 未来气候情景下鄱阳湖流域气温的变化46-47
• 5.2.2 未来气候情景下鄱阳湖流域降水的变化47
• 5.3 未来气候情景下鄱阳湖流域水量的变化47-51
• 5.3.1 未来气候情景下鄱阳湖流域径流量的变化47-50
• 5.3.2 未来气候情景下鄱阳湖湖口水位的变化50-51
• 5.4 小结51-53
• 第六章 结论与展望53-55
• 6.1 主要结论53-54
• 6.2 问题与展望54-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-58

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