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西江流域分布式水文模拟及其应用研究

作　者: 张峰
导　师: 王浩；雷晓辉
学　校: 东华大学
专　业: 环境科学
关键词: 分布式水文模型变化规律西江枯水期咸潮
分类号: P334.92
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

当前,洪涝灾害、干旱缺水和水生态环境恶化三大问题已成为制约我国经济社会发展的重要因素。季节性水质问题是珠江下游地区水源安全的主要威胁,尤其是咸潮上溯问题更加凸显,影响下游珠海、澳门等地区饮用水安全。近年来,珠江上游流域枯水期来水持续偏少,加剧河口咸潮上溯,使珠海、澳门等地区供水形势更加严峻。为探究气候变化条件下珠江上游西江流域的水文气象要素变化规律,本文首先对西江流域进行了分布式水文模拟,然后在此基础上,采用多种统计方法对近55年来的流域水文气象要素变化规律进行系统分析,以期为珠江流域水资源开发利用与管理以及枯水期水库压咸调水提供科学参考。(1)根据西江流域地理、水文气象特征,基于EasyDHM水文模拟平台,构建了西江流域分布式水文模型,完成了各参数分区的参数率定与验证工作,取得了较好的模拟效果。结果表明,EasyDHM模型在西江流域具有很好的适用性,构建的西江流域分布式水文模型能够客观描述该流域水文过程,可以用于实际问题的应用研究。(2)在西江流域分布式水文模型的基础上,采用多种数理统计方法系统地分析了流域气温、降水、蒸发以及径流等要素的变化规律,并探讨了气候变化对流域径流变化的影响。一是从趋势变化来看,近55年来,西江流域气温上升趋势具有显著性,蒸发量下降趋势呈现显著性,降水量和径流量则基本无明显变化趋势,枯水期各水库天然入库径流变化趋势基本也不明显；并且未来这种趋势仍可能持续。从突变分析来看,年、枯水期以及枯水期前期平均气温发生了由冷到暖的突变,年、汛期和枯水期前期蒸发量发生了由多到少的突变,降水量、径流量基本无突变现象发生。从周期分析来看,气温、降水、蒸发和径流等要素均存在多时间尺度变化特征,具有不同的周期成分。近年来流域枯水期来水偏枯与降水、径流的周期性变化有很大的关系。二是从气候变化对径流量影响的角度来看,降水是影响径流最主要的气候因素,其次是蒸发,其他气候因素主要通过影响蒸发与降水而间接影响径流的变化。厄尔尼诺和拉尼娜现象对径流的影响均具有滞后效应。太阳黑子活动剧烈与西江径流量的丰枯变化也具有良好的响应关系。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-12
第一章绪论  12-25
  1.1 选题背景与研究意义  12-13
  1.2 分布式水文模型及水文气象要素变化规律研究进展  13-23
    1.2.1 分布式水文模型研究进展  13-18
    1.2.2 水文气象要素变化规律研究进展  18-22
    1.2.3 目前研究存在的主要问题  22-23
  1.3 研究内容及技术路线  23-25
    1.3.1 研究内容  23
    1.3.2 技术路线  23-25
第二章西江流域概况  25-30
  2.1 地理位置  25-26
  2.2 地形地貌  26
  2.3 流域水系  26-27
  2.4 气象水文  27
  2.5 水利工程  27-28
  2.6 水资源开发利用现状及存在的主要问题  28-30
    2.6.1 水资源开发利用现状  28
    2.6.2 存在的主要问题  28-30
第三章分布式水文模型EasyDHM理论与技术概述  30-49
  3.1 产汇流理论  31-40
    3.1.1 产流理论  31-38
    3.1.2 汇流理论  38-40
  3.2 模型空间单元划分方法  40-43
    3.2.1 子流域划分  40-41
    3.2.2 子流域内部单元划分  41
    3.2.3 参数分区和计算分区划分  41-42
    3.2.4 水库分区划分  42-43
  3.3 气象要素空间展布方法  43-44
  3.4 参数敏感性分析与优化方法  44-49
    3.4.1 模型参数  44-45
    3.4.2 参数敏感性分析方法  45-46
    3.4.3 参数优化方法  46-47
    3.4.4 模型评价指标  47-49
第四章水文气象要素变化规律研究方法  49-57
  4.1 趋势分析  49-53
    4.1.1 线性回归法  49-50
    4.1.2 滑动平均法  50-51
    4.1.3 Mann-Kendall检验法  51-52
    4.1.4 R/S分析  52-53
  4.2 突变分析  53-54
  4.3 周期分析  54-55
    4.3.1 小波函数  54
    4.3.2 小波变换  54-55
    4.3.3 小波方差  55
  4.4 相关性分析  55-57
第五章西江流域分布式水文模型构建  57-79
  5.1 基础数据信息准备  57-63
    5.1.1 DEM数据  57-58
    5.1.2 数字河网水系  58-59
    5.1.3 土地利用数据  59-60
    5.1.4 土壤类型数据  60-61
    5.1.5 水文气象数据  61-63
  5.2 空间单元划分  63-66
    5.2.1 参数分区和水库分区划分  63-65
    5.2.2 子流域和等高带划分  65-66
  5.3 模型参数率定与验证  66-79
    5.3.1 模型参数率定  66-72
    5.3.2 模型参数验证  72-79
第六章西江流域水文气象要素变化规律研究  79-125
  6.1 资料来源  79
  6.2 水文气象序列正态性检验  79-81
  6.3 西江流域气温变化规律分析  81-90
    6.3.1 气温空间分布特征  81-82
    6.3.2 气温年代际变化  82-83
    6.3.3 气温年际变化  83-90
  6.4 西江流域降水变化规律分析  90-98
    6.4.1 降水年内分配特征  90
    6.4.2 降水空间分布特征  90-92
    6.4.3 降水年代际变化  92-93
    6.4.4 降水年际变化  93-98
  6.5 西江流域蒸发变化规律分析  98-105
    6.5.1 蒸发年内分配特征  98-99
    6.5.2 蒸发年代际变化  99-100
    6.5.3 蒸发年际变化  100-105
  6.6 西江流域径流变化规律分析  105-115
    6.6.1 径流年内分配特征  105-106
    6.6.2 径流年代际变化  106-107
    6.6.3 径流年际变化  107-115
  6.7 西江流域枯水期水库天然入库径流变化规律分析  115-121
    6.7.1 入库径流年代际变化  116-117
    6.7.2 入库径流年际变化  117-121
  6.8 西江流域径流变化影响因素分析  121-125
    6.8.1 气候因素的影响  121-122
    6.8.2 厄尔尼诺与拉尼娜现象的影响  122-123
    6.8.3 太阳黑子的影响  123-125
第七章结论与展望  125-128
  7.1 论文主要工作和结论  125-126
  7.2 本文的主要创新点  126
    7.2.1 在技术上的创新  126
    7.2.2 在研究内容上的创新  126
  7.3 展望  126-128
参考文献  128-137
攻读学位期间参加的科研项目和发表论文情况  137-139
致谢  139-140

西江流域分布式水文模拟及其应用研究

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