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基于环境变化的岷江上游流域水资源响应及预测

杜聪

基于环境变化的岷江上游流域水资源响应及预测

杜聪1
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  • 1. 西华大学
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摘要

在土地利用变化和全球气候变暖加强的背景下,厘清岷江上游径流对于土地利用变化和气候变化的演变规律和响应机制,可以为岷江上游流域综合管理和水资源优化配置提供科学依据。本文研究区域选定为岷江上游流域,首先利用土地利用转移矩阵对流域内长时期土地利用变化的系统过程进行了实证分析,并采用线性趋势法、Mann-Kendall检验、累积距平检验以及滑动t检验对流域气温和降水量长期变化趋势进行了分析和突变检验。建立了岷江上游流域SWAT模型并对该模型在岷江上游流域的适用性进行了评估,然后通过设定多种土地利用变化和气候变化情景分析了研究区径流量变化对于土地利用变化和气候变化的响应程度。通过降尺度得到了CMIP6四种未来共享社会经济路径SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0以及SSP5-8.5下研究区的气温和降水数据。最后将气温和降水数据导入SWAT模型中,得到了岷江上游流域未来时期共享社会经济路径下径流量的变化情况。主要结论如下: (1)近40年间岷江上游流域土地利用变化总体上较为显著,域内耕地、林地和草地三种土地利用类型之间的相互转换较为频繁,草地面积减少了528.43km2,而水域、建设用地以及未利用土地通过挤压域内耕地、林地和草地空间,面积分别增加了93.68km2、36.39km2、19.28km2。 (2)岷江上游流域1960-2020年年平均最高气温、年平均最低气温、年平均气温以及年降水量增长速率分别为:0.191℃/10a、0.233℃/10a、0.178℃/10a、4.646mm/10a。其中气温序列突变时间均为1997年,年降水量序列在1995年存在突变现象。 (3)SWAT模型评估指标:各个站点率定期和验证期的决定系数(R2)均不低于0.8,相对误差(RE)绝对值均不超过20%,纳什效率系数(NSE)均不低于0.6,表明建立的SWAT模型在岷江上游流域具有良好的适用性。 (4)岷江上游流域内耕地、林地、草地三种土地利用类型对流域径流量的贡献程度为耕地>草地>林地。岷江上游流域降水量变化比例与流域径流量变化率的函数关系是一段向上开口的抛物线,而日最高气温和日最低气温增长值与流域径流量变化率的函数关系均为一段向下开口的抛物线。 (5)岷江上游流域未来时期在四种发展路径下的气温和降水均表现出增长趋势,且随着辐射强迫及未来社会经济面临的挑战强度增高,温度变化幅度加大,极端暴雨事件发生概率更高。岷江上游流域年径流量相较于基准期均呈现增长趋势,且随着路径辐射强迫及面临的挑战强度的增加各时段下径流增幅增加,径流较降雨的滞后时间缩短乃至提前,径流变化过程更剧烈,对水库的调度更为不利。

关键词

环境变化/水资源响应/SWAT模型/径流模拟/CMIP6

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授予学位

硕士

学科专业

水利工程

导师

宋文武

学位年度

2022

学位授予单位

西华大学

语种

中文

中图分类号

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