ABCD模型是由美國(guó)學(xué)者Thomas提出的氣候水文模型,只有4個(gè)參數(shù)(a,b,c,d),以降水量和潛在蒸散量為輸入,可同時(shí)模擬蒸散、徑流以及土壤水、地下水的變化,適用于進(jìn)行月步長(zhǎng)或年步長(zhǎng)流域模擬。本論文把ABCD模型用于研究多個(gè)流域水文狀態(tài)的氣候響應(yīng)特征。第1個(gè)案例是美國(guó)那布拉斯加州北Loup河流域,該流域具備超過(guò)60年的氣象和水文數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)初值和參數(shù)進(jìn)行敏感性分析,發(fā)現(xiàn)模型初值誤差只影響10年以內(nèi)的模擬結(jié)果。利用對(duì)初值不敏感時(shí)期的實(shí)測(cè)徑流量?jī)?yōu)化識(shí)別了模型參數(shù),模擬得到的地下水儲(chǔ)量變化與前人根據(jù)地下水位變化推算的結(jié)果基本一致,驗(yàn)證了ABCD模型的有效性。以50年一遇的極端干旱和極端濕潤(rùn)氣候條件為情景,采用ABCD模型預(yù)測(cè)了流域水文狀態(tài)的可能變化,結(jié)果表明土壤水很快適應(yīng)了氣候變化,對(duì)徑流幾乎沒(méi)有調(diào)節(jié)作用,而地下水響應(yīng)較慢,其儲(chǔ)量衰減或增加一半所需要的時(shí)間均超過(guò)10年,從而降低了流域徑流對(duì)極端氣候的敏感性。第2個(gè)案例是中國(guó)鄂爾多斯高原的海流兔河流域,模擬得到的基流量與前人得到的結(jié)果基本一致,也驗(yàn)證了ABCD模型的有效性。該流域?qū)O端氣候情景的響應(yīng)與前一個(gè)案例基本一致,而且地下水儲(chǔ)量對(duì)極端氣候的響應(yīng)更慢。ABCD模型的潛在缺陷是沒(méi)有考慮地下水蒸發(fā),不一定能夠充分反映鄂爾多斯高原的特點(diǎn)。以鄂爾多斯高原為背景,本論文采用HYDRUS模型與ABCD模型對(duì)比的方式,研究了ABCD模型變量和參數(shù)的物理意義。以HYDRUS-1D模擬的土壤-植物-大氣連續(xù)體(SPAC)模型逐日步長(zhǎng)結(jié)果作為實(shí)際蒸散量,用ABCD模型擬合月尺度和年尺度的實(shí)際蒸散量,在此基礎(chǔ)上再對(duì)土壤水儲(chǔ)量和泄漏量的模擬結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明:在月尺度上,采用實(shí)際蒸散量校正后的ABCD模型不能得到真實(shí)的月泄漏量和土壤水儲(chǔ)量變化;在年尺度上,采用實(shí)際蒸散量校正后的ABCD模型可以近似得到泄漏量,卻不能真實(shí)模擬土壤水儲(chǔ)量變化。HYDRUS模型對(duì)蒸散量的模擬結(jié)果與各個(gè)土壤水力參數(shù)(飽和含水率?s,殘余含水率?r,飽和滲透系數(shù)Ks,曲線參數(shù)?和n)都有一定的關(guān)聯(lián)。反演識(shí)別的ABCD模型結(jié)果主要取決于參數(shù)a和b的值,本文分析了這2個(gè)參數(shù)與傳統(tǒng)水文地質(zhì)參數(shù)的相關(guān)關(guān)系。
【學(xué)位單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：P333;P339
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 前言
    1.1 選題意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 全球氣候變化趨勢(shì)
        1.2.2 流域水文對(duì)氣候變化響應(yīng)的評(píng)估模型
        1.2.3 概念性模型優(yōu)點(diǎn)和存在的問(wèn)題
    1.3 研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線
第2章 ABCD模型原理
    2.1 發(fā)展歷程
    2.2 模型結(jié)構(gòu)和公式
    2.3 參數(shù)物理意義的初步分析
第3章 用ABCD模型分析NLRB流域
    3.1 美國(guó)NLRB流域概況
    3.2 流域長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)
    3.3 ABCD模型參數(shù)反演
        3.3.1 反演方法和參數(shù)取值區(qū)間
        3.3.2 反演結(jié)果和效率評(píng)價(jià)
    3.4 對(duì)極端氣候響應(yīng)的模擬
        3.4.1 情景設(shè)計(jì)
        3.4.2 模擬結(jié)果及分析
第4章 用ABCD模型分析海流兔河流域
    4.1 海流兔河流概況
        4.1.1 地理位置
        4.1.2 地質(zhì)和水文地質(zhì)背景
        4.1.3 水文變化及人類活動(dòng)的影響
    4.2 流域數(shù)據(jù)初步分析
        4.2.1 氣候數(shù)據(jù)
        4.2.2 水文數(shù)據(jù)
    4.3 海流兔河流域的ABCD模型
        4.3.1 模型參數(shù)識(shí)別
        4.3.2 反演結(jié)果和效率評(píng)價(jià)
        4.3.3 極端氣候的水文情景模擬
第5章 基于HYDRUS模擬的ABCD模型參數(shù)分析
    5.1 問(wèn)題及其研究思路
    5.2 土壤-植物-大氣連續(xù)體模型設(shè)計(jì)
        5.2.1 SPAC模型框架
        5.2.2 氣候情景設(shè)計(jì)
        5.2.4 預(yù)熱期分析
    5.3 HYDRUS模擬結(jié)果的參數(shù)敏感性
        5.3.1 土壤殘余含水率
        5.3.2 土壤飽和含水率
        5.3.3 土壤水分特征曲線參數(shù)
        5.3.4 土壤飽和滲透系數(shù)
        5.3.5 參數(shù)敏感性小結(jié)
        5.3.6 參數(shù)的聯(lián)合影響
    5.4 ABCD模型參數(shù)的物理相關(guān)性
        5.4.1 水文月尺度模型的等效參數(shù)
        5.4.2 水文年尺度模型的等效參數(shù)
        5.4.3 月尺度參數(shù)相關(guān)性分析
        5.4.4 年尺度參數(shù)相關(guān)性分析
第6章 結(jié)論和建議
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 問(wèn)題和建議
致謝
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介

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本文編號(hào)：2842286