本文關(guān)鍵詞：變化環(huán)境下松花江流域水文與水資源響應(yīng)研究

  更多相關(guān)文章： 松花江流域 氣候變化 人類活動(dòng) 水文氣象 徑流 土地利用

【摘要】：松花江流域是我國(guó)重要的糧食生產(chǎn)基地,也是我國(guó)濕地集中分布區(qū)之一。近年來(lái),在氣候變化和土地利用/覆被變化等人類活動(dòng)的雙重影響下,松花江流域水文過(guò)程與水資源時(shí)空分布發(fā)生了深刻的變化,對(duì)糧食安全、生態(tài)安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展構(gòu)成了威脅。本文采用長(zhǎng)期實(shí)測(cè)歷史數(shù)據(jù)對(duì)過(guò)去50年松花江流域水文過(guò)程的時(shí)空演變特征進(jìn)行了系統(tǒng)地分析,通過(guò)徑流對(duì)降水和蒸散發(fā)的敏感性方法定量地評(píng)估了氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)流域水文水資源的影響,并利用構(gòu)建的流域SWAT模型對(duì)不同的土地利用情景和未來(lái)氣候變化情景下水文過(guò)程進(jìn)行預(yù)測(cè),揭示了變化環(huán)境下松花江流域水文水資源的響應(yīng)機(jī)制,提出了應(yīng)對(duì)變化環(huán)境的流域水資源適應(yīng)性管理策略,對(duì)松花江流域水資源綜合管理與合理調(diào)配具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。研究主要取得以下成果:(1)過(guò)去50年松花江流域水文氣象要素變化特征采用Mann-Kendall等方法對(duì)松花江流域內(nèi)37個(gè)氣象站和33個(gè)水文站1960~2009年的歷史數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),松花江流域多年平均氣溫為3.48℃,整體上以0.41℃/10a的速率顯著上升;流域多年平均降水量為562.9mm,年代際上表現(xiàn)出減小-增大-減小的波動(dòng)變化,整體上以5.8 mm/10a的速率減少;松花江流域內(nèi)多數(shù)水文站點(diǎn)的年徑流和最大、最小月徑流在過(guò)去50年中呈現(xiàn)減少的趨勢(shì),空間上,松花江干流區(qū)的下降趨勢(shì)較為顯著;季節(jié)而言,春季徑流的下降趨勢(shì)更加明顯;與1990年前相比,松花江流域年徑流減少,徑流年內(nèi)不均勻性增加;干流水文站點(diǎn)的流量歷時(shí)曲線表明,1990年后,多數(shù)站點(diǎn)高水減少、低水增加;由于流域內(nèi)降水集中在夏季和秋季月份,因此,年徑流與夏、秋季的降水量的正相關(guān)性更大。(2)氣候變化與人類活動(dòng)對(duì)徑流影響的定量評(píng)估結(jié)合滑動(dòng)t檢驗(yàn)和降水-徑流雙累積曲線的結(jié)果,判定1974年為松花江流域徑流變化的突變年份,因此,將研究時(shí)段分為兩個(gè)時(shí)期:1960~1974,人類活動(dòng)影響很小的天然時(shí)期;1975~2009,大規(guī)模土地利用和水利工程建設(shè)發(fā)生的人類影響期。徑流對(duì)降水和蒸散發(fā)敏感性方法的研究結(jié)果表明,氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)徑流變化的貢獻(xiàn)率隨著時(shí)間和空間變化。氣候變化是導(dǎo)致1975~1989年第二松花江上游和松花江干流區(qū)徑流減少(63%~65%)和1990~1999年嫩江流域徑流增加(85%~86%)的主要原因,其他時(shí)期則主要是人類活動(dòng)起到了主導(dǎo)作用;空間上,人類活動(dòng)對(duì)徑流變化的影響在下游區(qū)更大,且上游人類活動(dòng)對(duì)徑流的減少作用在過(guò)去20年有所增加。(3)土地利用變化對(duì)徑流的影響分析-以嫩江為例選取土地利用變化明顯的嫩江流域作為研究對(duì)象,分析土地利用變化對(duì)徑流的影響。結(jié)果表明:嫩江流域主要土地利用類型為旱地、林地、草地和沼澤�？傮w上,1975~1986年和1996~2000年土地利用變化更為明顯。不同情景下徑流特征有所差異。地表徑流在旱地情景下最大、林地或沼澤情景下較小;地下徑流量的規(guī)律為:林地草地旱地沼澤和水田。土地利用恢復(fù)到1975年、1986年和1996年?duì)顟B(tài)下,各月平均流量均有所增加;各極端情景下徑流年內(nèi)分配差異較大。流域全為濕地時(shí)不同歷時(shí)條件下的徑流均最小;其他四種情景下,豐水期流量耕地(旱地和水田)草地林地;枯水期,林地旱地和草地水田。濕地具有一定的徑流調(diào)節(jié)作用,隨著濕地面積的萎縮、水位的下降,濕地調(diào)節(jié)徑流的作用下降,流域平均流量和最大流量增加。(4)未來(lái)氣候變化情景下松花江流域徑流預(yù)估未來(lái)氣候情景下,2020~2049年流域平均氣溫較基準(zhǔn)期有所增加,且RCP8.5情景升溫幅度更明顯;空間上,以嫩江和松花江干流區(qū)的升溫幅度更大。溫度在未來(lái)30年表現(xiàn)出明顯的增加趨勢(shì),且RCP4.5情景下增加速率更大;空間上,以嫩江流域增溫最快。與基準(zhǔn)期相比,RCP4.5和RCP8.5情景下嫩江降水少量減少、第二松花江有所增加,而松花江干流在RCP4.5情景下少量減少,RCP8.5情景下少量增加;松花江流域降水量在2020~2049年呈下降趨勢(shì),而不同子流域內(nèi)變化趨勢(shì)不同。徑流模擬結(jié)果顯示,大賚、扶余和佳木斯水文站年平均流量在未來(lái)30年呈下降趨勢(shì),徑流深年代間逐漸減少。與基準(zhǔn)期相比,RCP4.5和RCP8.5情景下嫩江流域、松花江下游控制水文站年徑流量分別減少33%~38%和16%~24%,而第二松花江年徑流量增加了17.7%和9.7%。最后,針對(duì)松花江流域水資源現(xiàn)狀以及變化環(huán)境下水資源存在的不確定性,提出變化環(huán)境下的松花江流域水資源適應(yīng)性管理對(duì)策。
【關(guān)鍵詞】：松花江流域 氣候變化 人類活動(dòng) 水文氣象 徑流 土地利用
【學(xué)位授予單位】：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）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P333;TV213
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-12
• 第一章 緒論12-24
• 第一節(jié) 選題背景及目的意義12-13
• 一 選題背景12-13
• 二 選題目的及意義13
• 第二節(jié) 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展13-21
• 一 氣候變化與人類活動(dòng)對(duì)水文水資源影響的定量評(píng)估13-16
• 二 土地利用/覆被變化對(duì)水文水資源的影響研究16-18
• 三 未來(lái)氣候變化情景下水文水資源變化趨勢(shì)預(yù)估18-21
• 第三節(jié) 研究?jī)?nèi)容、技術(shù)路線和創(chuàng)新點(diǎn)21-24
• 一 研究?jī)?nèi)容21-22
• 二 技術(shù)路線22-23
• 三 創(chuàng)新點(diǎn)23-24
• 第二章 研究區(qū)概況24-32
• 第一節(jié) 自然地理概況24-27
• 一 研究區(qū)范圍24-25
• 二 自然地理?xiàng)l件25-27
• 第二節(jié) 社會(huì)經(jīng)濟(jì)概況27
• 第三節(jié) 水資源概況及存在問(wèn)題27-31
• 一 水資源概況27-28
• 二 水資源存在的問(wèn)題28-31
• 本章小結(jié)31-32
• 第三章 松花江流域歷史水文氣象要素變化特征32-52
• 第一節(jié) 數(shù)據(jù)與研究方法32-35
• 第二節(jié) 松花江流域氣象要素變化特征35-37
• 第三節(jié) 松花江流域徑流時(shí)空變化特征37-48
• 一 松花江流域徑流年際變化特征37-41
• 二 松花江流域徑流年內(nèi)變化特征41-44
• 三 松花江流域徑流機(jī)制變化分析44-48
• 第四節(jié) 松花江流域徑流與氣象要素變化的關(guān)系48-50
• 本章小結(jié)50-52
• 第四章 氣候變化與人類活動(dòng)對(duì)松花江流域徑流影響的定量評(píng)估52-66
• 第一節(jié) 研究區(qū)及數(shù)據(jù)選取52-54
• 第二節(jié) 氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)徑流影響的量化方法54-56
• 一 天然時(shí)期和人類活動(dòng)影響時(shí)期的劃分54-55
• 二 氣候變化和人類活動(dòng)影響貢獻(xiàn)率推求方法55-56
• 第三節(jié) 氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)徑流影響的定量區(qū)分56-61
• 一 降水和潛在蒸散發(fā)的變化特征56-57
• 二 流域徑流的變化趨勢(shì)及突變點(diǎn)分析57-59
• 三 不同時(shí)期降水、潛在蒸散發(fā)和徑流的相對(duì)變化59-60
• 四 氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)徑流影響的定量評(píng)估60-61
• 第四節(jié) 氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)徑流的影響分析61-65
• 一 氣候變化對(duì)松花江流域徑流變化的影響分析62-63
• 二 人類活動(dòng)對(duì)松花江流域徑流變化的影響分析63-65
• 本章小結(jié)65-66
• 第五章 流域SWAT水文模型構(gòu)建及適用性分析66-84
• 第一節(jié) SWAT結(jié)構(gòu)及原理66-69
• 一 SWAT模型的結(jié)構(gòu)66-67
• 二 SWAT模型基本原理67-69
• 第二節(jié) SWAT模型數(shù)據(jù)庫(kù)的建立69-76
• 一 氣象數(shù)據(jù)69-70
• 二 土地利用數(shù)據(jù)70-71
• 三 土壤數(shù)據(jù)庫(kù)71-76
• 第三節(jié) 流域SWAT模型的構(gòu)建76-78
• 一 SWAT模型構(gòu)建方法76-77
• 二 SWAT模型敏感性分析和參數(shù)率定77-78
• 第四節(jié) SWAT模型徑流模擬效果與評(píng)價(jià)78-83
• 一 評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取78-79
• 二 模擬結(jié)果評(píng)價(jià)79-83
• 本章小結(jié)83-84
• 第六章 土地利用變化對(duì)流域徑流的影響—以嫩江流域?yàn)槔?/span>84-102
• 第一節(jié) 嫩江流域土地利用變化特征84-89
• 一 土地利用變化研究方法84-85
• 二 嫩江流域土地利用變化特征85-89
• 第二節(jié) 嫩江流域土地利用變化情景構(gòu)建89-91
• 第三節(jié) 嫩江流域土地利用變化情景下的水文響應(yīng)91-95
• 第四節(jié) 嫩江流域濕地變化對(duì)徑流的影響研究95-100
• 一 嫩江流域濕地面積變化95-97
• 二 嫩江流域濕地變化情景設(shè)置97-98
• 三 不同濕地情景下徑流的變化98-100
• 本章小結(jié)100-102
• 第七章 未來(lái)氣候情景下松花江流域徑流預(yù)估102-124
• 第一節(jié) 氣候變化情景數(shù)據(jù)預(yù)處理102-105
• 一 氣候變化情景介紹及模式的選擇102-103
• 二 氣候變化情景數(shù)據(jù)的修正103-105
• 第二節(jié) 未來(lái)氣溫變化特征105-109
• 一 未來(lái)氣溫變化幅度105-107
• 二 未來(lái)氣溫變化趨勢(shì)107-109
• 第三節(jié) 未來(lái)降水量變化特征109-112
• 一 未來(lái)降水變化幅度109-110
• 二 未來(lái)降水變化趨勢(shì)110-112
• 第四節(jié) 未來(lái)氣候變化背景下流域徑流預(yù)估112-117
• 一 未來(lái)氣候情景下徑流變化趨勢(shì)112-114
• 二 未來(lái)徑流空間分布特征114-116
• 三 未來(lái)氣候情景下水資源量預(yù)估116-117
• 第五節(jié) 徑流對(duì)氣候變化的響應(yīng)分析117-120
• 一 氣候情景的設(shè)置117
• 二 徑流對(duì)氣候變化的響應(yīng)分析117-120
• 第六節(jié) 氣候變化情景下水資源預(yù)測(cè)研究的不確定性120-122
• 本章小結(jié)122-124
• 第八章 松花江流域水資源適應(yīng)性管理對(duì)策124-130
• 本章小結(jié)129-130
• 第九章 結(jié)論與展望130-134
• 第一節(jié) 結(jié)論130-131
• 第二節(jié) 展望131-134
• 參考文獻(xiàn)134-146
• 發(fā)表文章目錄146-148
• 致謝148-149

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉昌明,李道峰,田英,郝芳華,楊桂蓮;基于DEM的分布式水文模型在大尺度流域應(yīng)用研究[J];地理科學(xué)進(jìn)展;2003年05期

2 王國(guó)慶,王云璋,史忠海,康玲玲,李皓冰;黃河流域水資源未來(lái)變化趨勢(shì)分析[J];地理科學(xué);2001年05期

3 唐蘊(yùn);王浩;嚴(yán)登華;唐克旺;;嫩江流域近45年來(lái)徑流演變規(guī)律研究[J];地理科學(xué);2009年06期

4 劉昌明,鐘駿襄;黃土高原森林對(duì)年徑流影響的初步分析[J];地理學(xué)報(bào);1978年02期

5 孟寶;張勃;張華;丁文暉;;黑河中游張掖市土地利用/覆蓋變化的水文水資源效應(yīng)分析[J];干旱區(qū)資源與環(huán)境;2006年03期

6 章光新;郭躍東;;嫩江中下游濕地生態(tài)水文功能及其退化機(jī)制與對(duì)策研究[J];干旱區(qū)資源與環(huán)境;2008年01期

7 李金標(biāo);王剛;李相虎;馬金珠;;石羊河流域近50a來(lái)氣候變化與人類活動(dòng)對(duì)水資源的影響[J];干旱區(qū)資源與環(huán)境;2008年02期

8 劉強(qiáng);馬宏偉;田輝;安志嫻;;松嫩平原濕地分布變化與影響因素分析[J];地質(zhì)與資源;2010年01期

9 陳軍鋒,李秀彬,張明;模型模擬梭磨河流域氣候波動(dòng)和土地覆被變化對(duì)流域水文的影響[J];中國(guó)科學(xué)(D輯:地球科學(xué));2004年07期

10 王守榮,黃榮輝,丁一匯,L.R.Leung,M.S.Wigmosta,L.W.Vail;水文模式DHSVM與區(qū)域氣候模式RegCM2/China嵌套模擬試驗(yàn)[J];氣象學(xué)報(bào);2002年04期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 宋小燕;松花江流域水沙演變及其對(duì)人類活動(dòng)的響應(yīng)[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心）;2010年

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本文編號(hào)：946439