基于SWAT模型的洮儿河流域水资源演变情势分析

摘要

气候变化和土地利用/覆被变化对流域水文水资源的影响是当前水资源演变规律领域研究的两大课题。当前世界各地水资源都发生了巨大的变化，极端天气频繁，水旱灾害严重。气候变化和土地利用/覆被变化是两个主要的水文驱动因子。因此分析气候变化及土地利用变化对水文水资源的影响，对于水资源演变规律的把握以及实现水资源可持续利用有着重大意义。
　　对于东北地区洮儿河流域，水文水资源的变化直接关系到该地区土地利用格局调整、湿地保护、河库连通工程、区域社会经济发展等。因此本文以SWAT分布式水文模型为研究手段，分别预测了未来30年及80年内，洮儿河流域的水资源发展趋势。分析了近30年来耕地、林地、草地等主要土地利用类型的变化情况以及对流域径流深的贡献系数，并分析了近些年土地利用变化对水资源的影响。为该地区水资源的合理配置以及土地利用结构的调整提供参考依据。
　　本文的研究成果如下:
　　(1)通过洮儿河流域SWAT模型的构建、模拟以及对模拟结果的分析，验证了SWAT模型在洮儿河流域有较好的模拟精度，可用于该地区的径流模拟。
　　(2)采用已有洮儿河流域未来气候分析预测的研究结果，预测未来30年(2020-2050年)内洮儿河流域的水资源情况。以及基于CMIP5模式中Hadgem2_AO模型（RCP4.5情景和RCP8.5情景）提供的气象数据，预测洮儿河流域未来80年(2020-2100年)内的水文水资源变化情况。结果表明，未来30年及80年内，洮儿河未来径流量相对于基准期呈现着增加趋势。
　　(3)分析了洮儿河流域近20年土地利用/覆被的变化情况，以及研究了三种主要土地利用类型对于流域径流深的贡献系数以及土地利用变化对水资源的影响。结果显示:在洮儿河流域，耕地对于径流的形成起抑制作用。林地对于径流的形成起促进作用。对于草地，在上游山区，草地对于径流形成起促进作用，而中下游平原地区，草地对于径流的形成就起到了抑制作用。近20年来，土地利用类型的变化也引起了农业需水的增加，加剧了水资源的供需矛盾。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究进展

1．3 研究目标与论文结构

1．4 研究方法与技术路线

2 研究区域概况

2．1 地理位置及水系图

2．2 地形地貌

2．3 植被特征

2．4 气象特征

3 洮儿河流域水文模拟分析

3．1 SWAT模型概述

3．2 SWAT模型原理

3．2．1 水文循环的陆地阶段

3．2．2 水文循环的演算阶段

3．2．3 SWAT模型基本结构图

3．3 建立基础数据库

3．3．1 DEM数据及水系数据

3．3．2 土地利用数据

3．3．3 土壤数据

3．3．4 气象数据

3．3．5 水文数据

3．4 流域模拟

3．4．1 基于DEM的水文参数计算

3．4．2 子流域划分

3．4．3 水文响应单元(HRU)定义

3．4．3 气象数据加载及模型运行

3．5 模拟分析

3．5．1 参数敏感性分析

3．5．2 模型的率定与验证

3．5．3 模拟结果分析

3．6 本章小结

4 气候变化对洮儿河流域的水文影响

4．1 气候变化对水文的影响研究

4．2 洮儿河流域气候变化特征

4．2．1 洮儿河流域降水变化趋势

4．2．2 洮儿河流域气温变化趋势

4．3 未来30年洮儿河流域水资源分析

4．4 未来80年洮儿河水资源分析

4．4．1 RCPs情景与CMIP5模式

4．4．2 洮儿河未来水资源预测分析

4．5 本章小结

5 土地利用变化对洮儿河流域的水文影响

5．1 土地利用／覆被变化的水文效应

5．2 不同土地利用类型对径流的贡献系数分析

5．2．1 研究方法

5．2．2 各站点所控制流域的土地利用情况

5．2．3 SWAT模型对不同土地利用的模拟结果

5．3 土地利用变化对水资源的影响分析

5．3．1 察尔森站与洮南站之间区域土地利用情况

5．3．2 土地利用对需水的影响分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢