本文關(guān)鍵詞：氣候變化下基于SWAT模型的錢塘江流域水文過(guò)程研究

  更多相關(guān)文章： 氣候變化 頻率分析 SWAT 極端徑流 不確定性分析 后處理

【摘要】：在全球氣候變化背景下,近100年中國(guó)年平均地表氣溫增加明顯。氣溫增加,大氣持水能力就會(huì)增加,進(jìn)而影響大氣降水模式,對(duì)整個(gè)水循環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響,同時(shí)帶來(lái)了許多水文氣象極端事件的頻繁發(fā)生。氣候變化已經(jīng)成為目前國(guó)際社會(huì)公認(rèn)的最主要的全球性環(huán)境問(wèn)題之一,研究氣候變化對(duì)水文水資源的影響可以為水資源規(guī)劃管理、開發(fā)利用、工程設(shè)計(jì)和防災(zāi)減災(zāi)提供一定的參考價(jià)值。 氣候變化對(duì)水文水資源尤其是極端事件的影響評(píng)估中存在著較大的不確定性,本文主要以錢塘江流域?yàn)檠芯繉?duì)象,采用氣候變化評(píng)估中的各種方法進(jìn)行研究,包括全球氣候模式、降尺度方法和水文模型等工具。首先,主要通過(guò)天氣發(fā)生器和頻率分析方法,研究了氣候變化對(duì)錢塘江流域極端降雨的影響。其次,在上游子流域建立SWAT模型,以月尺度進(jìn)行徑流模擬,研究了氣候變化對(duì)水資源量的影響。然后,對(duì)SWAT模型進(jìn)行日尺度模擬,結(jié)合頻率分析方法研究了氣候變化對(duì)極端徑流的影響,并重點(diǎn)分析了氣候排放情景不確定性、極值模型不確定性和SWAT模型參數(shù)不確定性對(duì)極端徑流模擬結(jié)果的影響。最后,提出了后處理技術(shù)和多目標(biāo)校準(zhǔn)方法兩種改進(jìn)極端徑流模擬的方法。論文主要工作和取得的成果如下： (1)在A1B、A2和B1排放情景下,通過(guò)LARS-WG天氣發(fā)生器對(duì)HadCM3、 CCSM3和ECHAM5模式的結(jié)果進(jìn)行降尺度,生成未來(lái)三個(gè)時(shí)期的逐日降雨量并進(jìn)行水文頻率分析。結(jié)果表明,跟基準(zhǔn)期相比,大多數(shù)氣候排放情景和GCM模式下,錢塘江流域各站點(diǎn)不同重現(xiàn)期下的設(shè)計(jì)暴雨值跟基準(zhǔn)期相比都是增大的。同時(shí),計(jì)算結(jié)果中也存在著較大的不確定性,在三種氣候排放情景和GCM模式下,杭州站百年一遇的設(shè)計(jì)暴雨值相對(duì)變化范圍為-16%～113%。 (2)采用GCM集合數(shù)據(jù),通過(guò)降尺度處理后作為SWAT模型輸入數(shù)據(jù),模擬了蘭江流域未來(lái)時(shí)期的徑流量。結(jié)果表明,蘭江流域未來(lái)時(shí)期的年降雨量沒有明顯變化,各子流域年降雨量變化范圍為-2.62%～2.74%。而月均降雨量的變化卻非常顯著,如A2情景下的金華子流域,月均降雨量最大增幅為13%,最大降幅為18%。未來(lái)時(shí)期流域年平均潛在蒸發(fā)相對(duì)變化范圍為1.63%～13.67%,說(shuō)明氣候變化下潛在蒸發(fā)有增大的趨勢(shì)。年平均徑流量的變化范圍為-21.72%-1.28%,表明氣候變化下蘭江流域徑流量有減小的趨勢(shì),意味著未來(lái)時(shí)期的可利用水資源量有減小的趨勢(shì)。 (3)針對(duì)中國(guó)東部,構(gòu)建了PRECIS區(qū)域氣候模式,對(duì)HadCM3的結(jié)果進(jìn)行降尺度,利用SWAT模型模擬未來(lái)時(shí)期蘭江流域逐日徑流,采用三個(gè)極值模型進(jìn)行頻率分析,評(píng)估了氣候變化對(duì)極端徑流的影響,并分析了其中的不確定性。結(jié)果表明,2011-2040時(shí)期不同排放情景下蘭江流域較小重現(xiàn)期下的設(shè)計(jì)洪水都有增大的趨勢(shì)。對(duì)于金華和義烏佛堂站,較大重現(xiàn)期下的設(shè)計(jì)洪水也有增大的趨勢(shì),說(shuō)明未來(lái)可能有更加頻繁的洪澇災(zāi)害發(fā)生。同時(shí),未來(lái)極端徑流的模擬中存在著很大的不確定性。在考慮的三個(gè)不確定性來(lái)源中,SWAT模型參數(shù)是未來(lái)設(shè)計(jì)洪水模擬不確定性的一個(gè)比較重要的來(lái)源,其次是排放情景和極值模型。隨著重現(xiàn)期的增大,極值模型貢獻(xiàn)的不確定性也會(huì)隨著增大。 (4)采用SWAT和GR4J模型對(duì)蘭江流域進(jìn)行日徑流模擬,利用超閾值(Peaks Over Threshold,以下簡(jiǎn)稱POT)法提取其中的極端徑流,并對(duì)提取的極端徑流采用分位數(shù)映射(Quantile Mapping,以下簡(jiǎn)稱QM)法和兩個(gè)廣義線性模型(Generalized Linear Model,以下簡(jiǎn)稱GLM)進(jìn)行后處理。另外,采用多目標(biāo)校準(zhǔn)方法對(duì)GR4J模型進(jìn)行參數(shù)校準(zhǔn)和驗(yàn)證(GR4J-M),以提高極端徑流的模擬能力,并作為SWAT模型后處理結(jié)果的對(duì)比模型。結(jié)果表明,后處理技術(shù)和多目標(biāo)校準(zhǔn)方法均對(duì)極端徑流的模擬有改善作用。QM方法在后處理模型中的效果較明顯,優(yōu)于另外兩個(gè)GLM方法。多目標(biāo)校準(zhǔn)模型GR4J-M可以改善極端徑流的模擬能力,但同時(shí)可能會(huì)削弱逐日徑流的模擬能力,在應(yīng)用中要把握好兩者的權(quán)重。就后處理模型和多目標(biāo)校準(zhǔn)模型的模擬結(jié)果而言,兩種方法在改善極端徑流模擬中難分高低。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P333;P339

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 白薇;劉國(guó)強(qiáng);董一威;許娟;雷曉輝;;SWAT模型參數(shù)自動(dòng)率定的改進(jìn)與應(yīng)用[J];中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象;2009年S2期

2 魏懷斌;張占龐;楊金鵬;;SWAT模型土壤數(shù)據(jù)庫(kù)建立方法[J];水利水電技術(shù);2007年06期

3 榮琨;陳興偉;林文嬌;;晉江西溪流域非點(diǎn)源污染的SWAT模型模擬[J];亞熱帶資源與環(huán)境學(xué)報(bào);2008年04期

4 喬衛(wèi)芳;牛海鵬;趙同謙;;基于SWAT模型的丹江口水庫(kù)流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的時(shí)空分布特征[J];長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境;2013年02期

5 梁小軍;江洪;王可;朱求安;;基于SWAT模型的岷江上游干旱河谷區(qū)水文特征情景模擬研究[J];干旱區(qū)資源與環(huán)境;2010年08期

6 陳理想;梁忠民;朱金峰;;SWAT模型在黃鴨河流域徑流模擬中的應(yīng)用研究[J];水電能源科學(xué);2011年10期

7 姚蘇紅;朱仲元;張圣微;張?zhí)K魯;李楊;;基于SWAT模型的內(nèi)蒙古閃電河流域徑流模擬研究[J];干旱區(qū)資源與環(huán)境;2013年01期

8 秦富倉(cāng);張麗娟;余新曉;岳永杰;葉俊道;王國(guó)強(qiáng);;SWAT模型自動(dòng)校準(zhǔn)模塊在云州水庫(kù)流域參數(shù)率定研究[J];水土保持研究;2010年02期

9 竹磊磊;李娜;常軍;;SWAT模型在半濕潤(rùn)區(qū)徑流模擬中的適用性研究[J];人民黃河;2010年12期

10 楊巍;湯潔;李昭陽(yáng);卞建民;閆鈺;;基于SWAT模型的大伙房水庫(kù)匯水區(qū)徑流與泥沙模擬[J];水土保持研究;2012年02期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 王林;陳興偉;;SWAT模型及其在晉江西溪流域徑流模擬的應(yīng)用[A];科學(xué)規(guī)劃與用水安全——福建省科協(xié)第六屆學(xué)術(shù)年會(huì)水利分會(huì)論文集[C];2006年

2 李昱;張弛;周惠成;沈必成;;SWAT模型在土地利用變化對(duì)徑流影響研究中的應(yīng)用[A];中國(guó)原水論壇專輯[C];2010年

3 馬京津;朱靜;;基于SWAT模型的潮白河流域水資源對(duì)氣候變化的響應(yīng)[A];創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展 提高氣象災(zāi)害防御能力——S16第二屆城市氣象論壇——災(zāi)害·環(huán)境·影響·應(yīng)對(duì)[C];2013年

4 王苗;劉敏;夏智宏;;基于SWAT模型的洪湖流域供水資源模擬研究[A];第31屆中國(guó)氣象學(xué)會(huì)年會(huì)S10 第四屆氣象服務(wù)發(fā)展論壇——提高水文氣象防災(zāi)減災(zāi)水平，推動(dòng)氣象服務(wù)社會(huì)化發(fā)展[C];2014年

5 夏智宏;周月華;許紅梅;;基于SWAT模型的漢江流域徑流模擬[A];2008年湖北省氣象學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)學(xué)術(shù)論文詳細(xì)文摘匯集[C];2008年

6 李英;彭少麟;陳寶明;;基于SWAT模型預(yù)測(cè)氣溫變化對(duì)珠江河口水環(huán)境的影響[A];聯(lián)合國(guó)開發(fā)計(jì)劃署UNDP/全球環(huán)境基金GEF/小額贈(zèng)款項(xiàng)目SGP“湛江特呈島濱海濕地保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展利用示范”項(xiàng)目論文成果匯編[C];2011年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 史曉亮;基于SWAT模型的灤河流域分布式水文模擬與干旱評(píng)價(jià)方法研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所);2013年

2 張徐杰;氣候變化下基于SWAT模型的錢塘江流域水文過(guò)程研究[D];浙江大學(xué);2015年

3 方玉杰;基于SWAT模型的贛江流域水環(huán)境模擬及總量控制研究[D];南昌大學(xué);2015年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王藝璇;基于SWAT模型的不同類型干旱指標(biāo)關(guān)系分析及預(yù)測(cè)[D];鄭州大學(xué);2014年

2 孟翠翠;基于SWAT模型的黃水河流域非點(diǎn)源污染模擬研究[D];鄭州大學(xué);2010年

3 楚貝;基于SWAT模型的漣水上游流域非點(diǎn)源污染模擬研究[D];長(zhǎng)沙理工大學(xué);2012年

4 蔡孟林;SWAT模型在茫溪河流域非點(diǎn)源污染研究中的應(yīng)用[D];西南交通大學(xué);2013年

5 李丹;基于SWAT模型安吉縣非點(diǎn)源污染模擬[D];浙江大學(xué);2012年

6 任曼麗;基于SWAT模型的艾比湖流域徑流模擬[D];新疆大學(xué);2013年

7 姚蘇紅;氣候情景下基于SWAT模型的閃電河流域徑流模擬研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

8 鄭寧;基于SWAT模型博陽(yáng)河上游流域徑流模擬及其氣候變化響應(yīng)[D];南昌大學(xué);2011年

9 胡雅杰;基于SWAT模型的環(huán)江流域徑流模擬研究[D];蘭州大學(xué);2012年

10 鄒悅;基于SWAT模型的疏勒河中游徑流模擬研究[D];西北師范大學(xué);2012年

，

本文編號(hào)：1222224