基于集合模擬的灤河流域水資源演變歸因研究.pdf

1、水循環(huán)系統(tǒng)是氣候系統(tǒng)的重要組成部分，而氣候變化必然引起流域水資源的時空變化。隨著人口的不斷增長和社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，氣候變化和人類活動對水文水資源的影響日益突出。量化分析氣候變化和人類活動對流域水文水資源的影響，對認(rèn)知水資源演變規(guī)律和實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用發(fā)展具有重要的實(shí)踐意義。本文以灤河流域?yàn)檠芯繀^(qū)，結(jié)合水均衡模型與SWAT流域水循環(huán)模型深入研究了流域水循環(huán)演變規(guī)律，就氣候變化和人類活動分項(xiàng)量化，以及對流域水資源模擬結(jié)果中的不確定問題進(jìn)

2、行研究，取得主要研究成果如下:
　　 1957～2000年灤河流域的天然徑流總體上呈減小趨勢，降水與潛在蒸發(fā)量也呈現(xiàn)出減小的趨勢。其中，徑流量與降水量的5年滑動平均過程線表現(xiàn)出了較好的一致性，說明降水的變化是影響徑流變化的一個重要因素。通過使用降水-徑流雙累積曲線和滑動t-檢驗(yàn)對天然徑流序列（1957～2000年）突變點(diǎn)進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)，1979年為全流域天然徑流序列發(fā)生顯著突變的年份，并以1979年為突變點(diǎn)，把其劃分為基準(zhǔn)期（19

3、57～1979年）和變化期（1980～2000年）;而對于1972～2000年的徑流序列，1989年可以作為其突變點(diǎn)，并把其劃分為兩個階段，即1972～1988年與1989～2000年。
　　 本文闡述了SWAT模型的結(jié)構(gòu)和原理，構(gòu)建了模型所需水文氣象、土地利用以及土壤等數(shù)據(jù)庫，通過實(shí)例驗(yàn)證說明SWAT模型能夠較好的適應(yīng)灤河流域。同時，對于任意一個封閉流域，以能量平衡與水量平衡原理為基礎(chǔ)，應(yīng)用水熱耦合理論構(gòu)建了基于傅抱璞公式的水

4、均衡模型，并通過驗(yàn)證說明其在灤河流域有較好的適用性。為降低水文模擬的不確定性，開展了多模式多模型的集合模擬研究。通過比較發(fā)現(xiàn)，對于灤縣水文站徑流的模擬，SWAT模型的模擬精度高于水均衡模型。分別用基于集對分析、熵權(quán)法與多元線性回歸的組合模型對1972～2000年灤縣水文站天然徑流進(jìn)行模擬，其中，基于多元線性回歸組合模型的模擬曲線與實(shí)測值曲線的吻合度最高，其模擬效果最佳。
　　 通過徑流變化來間接識別氣候變化和人類活動影響，從流域

5、水循環(huán)角度來講是合理可行的，徑流是流域水循環(huán)產(chǎn)匯流過程的終端，可方便進(jìn)行實(shí)際觀測，能夠直觀反映氣候變化和人類活動對水資源的影響變化。采取分別固定氣候因子與土地利用/覆被變化因子的方法，將模擬情景分別輸入SWAT模型與水均衡模型。然后，應(yīng)用基于多元線性回歸組合模型對相應(yīng)模擬情景的天然徑流進(jìn)行集合模擬，并用集合后的模擬結(jié)果計(jì)算氣候變化與土地利用變化對天然徑流的影響程度。結(jié)果顯示，氣候變化是造成1972～2000年灤縣水文站天然徑流減少的主導(dǎo)