焉耆盆地水文气象要素变化对博斯腾湖水位的影响

摘要

水资源短缺已成为制约经济社会可持续发展的主要因素，本研究选取了分布式水文模型SWAT软件，以西北干旱区新疆焉耆盆地为研究区域，通过收集焉耆盆地DEM数字高程图、土地利用数据、土壤数据以及1961-2007年的气象数据，建立了适用于焉耆盆地的SWAT模型。具体步骤为：首先在焉耆盆地进行土壤数据与气象数据的空间化；而后在流域建立SWAT模型并研究其在焉耆盆地的适用性；之后研究SWAT模型参数的敏感性，最后研究焉耆盆地湿地水文的变化。主要得到以下结论：　　（1）焉耆盆地年际气温呈现显著上升趋势，平均相对湿度呈现微弱上升趋势；日照时数显著减少；而风速在1990年之前呈显著下降趋势，之后又呈现上升趋势；流域蒸散发年际变化趋势以1989年为界限，1961-1989年之间以15.22mm/a的速率显著减少，且呈现显著下降的趋势与气温升高趋势恰好相反，而1989年之后则以15.09mm/a的速率显著增加；蒸散发整体的变化趋势与风速的变化趋势一致。　　（2）SWAT模型年、月径流模拟值均较实测值偏大，年径流率定期与验证期相对误差分别是12.38%、9.95%，月径流率定期与验证期相对误差分别是9.67%、13.56%；年径流率定期与验证期决定系数分别是0.92、0.82，月径流率定期与验证期决定系数分别是0.64、0.91；年径流率定期与验证期纳什系数分别是0.72、0.85，月径流率定期与验证期决定系数分别是0.70、0.82；拟合效果很好，因此SWAT模型可以很好的模拟焉耆盆地年、月径流过程，适合焉耆盆地的研究。　　（3）对焉耆盆地的博斯腾湖水位以及湖面面积变化进行分析得出：博斯腾湖水位在1959-2015年期间呈现明显的下降-上升-再下降的趋势；博斯腾湖面积在1958-2015年期间呈现减少-增加-再减少的趋势。　　（4）对焉耆水文站年径流量预测而言，2050年之后，两种气候情景下的预测径流的变化趋势大体一致，波动上升下降的范围也一致；其余年份，两种未来气候情景下的径流预测变化趋势有所不同。对月径流预测而言：两种气候情景下的月平均径流变化趋势大体一致，即春夏两季径流随时间呈现先增加后减少的趋势，秋季随时减少，冬季径流基本保持不变。RCP4.5情景下春夏两季径流极值点均出现在2050s；而RCP4.5情景下春季极值点出现在2080s，夏季极值点出现在2020s。　　（5）在未来两种气候模式下，2020-2100年的水位均呈现轻微上升趋势，而RCP8.5情景下的水位下降较RCP4.5情景下较多。RCP8.5情景在2040年和2090年达到最低水位比现状年降低0.08%；RCP4.5情景在2084年达到未来最低水位，比现状年降低0.09%。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 气候变化对湿地水文的影响研究

1.2.2 人类活动对湿地水文的影响研究

1.3 研究目标、思路

1.3.1 研究目标

1.3.2 研究内容

1.3.3 技术路线

第二章 研究区概况

2.1 研究区概况

2.1.1 地理位置

2.1.2 地形地貌

2.1.3 气候条件

2.1.4 土壤植被

2.1.5 湖泊河流

2.1.6 水资源开发利用中存在的问题

2.2 水资源状况

2.2.1 地表水现状

2.2.2 地下水现状

2.3 水利工程现状

2.3.1 引水工程

2.3.2 灌溉工程

2.3.3 灌区排水工程

2.4 SWAT模型

2.4.1 模型概述

2.4.2 模型结构与功能

2.4.3 模型原理简介

2.4.4 模型应用

2.4.5 模型优缺点

2.4.6 模型面临的问题及挑战

第三章 焉耆盆地地表水模型数据库构建

3.1 空间数据库

3.1.1 地形数据

3.1.2 土壤数据

3.1.3 土地利用数据

3.1.4 气象数据

3.2 属性数据库

3.2.1 土地利用数据库

3.2.2 土壤属性数据库

3.2.3 天气发生器

3.3 本章小结

第四章 SWAT模型运行

4.1 焉耆盆地SWAT模型运行

4.1.1 子流域划分

4.1.2 水文响应单元HRU划分

4.1.3 数据文件输入

4.1.4 模型运行

4.2 基于SWAT-CUP的模型校准与验证

4.2.1 模型敏感性分析

4.2.2 模型率定与验证

4.2.3 模型评价

4.2.4 模型不确定性

4.3 本章小结

第五章 湖滨湿地水文过程

5.1.1 气温变化

5.1.2 温度、日照、风速变化

5.1.3 蒸散发变化

5.2 博斯腾湖水位变化及其影响因子

5.2.1 水位变化情况

5.2.2 水位变化影响因子

5.2.3 博斯腾湖面积变化

5.3 未来气候下的径流预测

5.3.1 年径流预测

5.3.2 月径流预测

5.4 水文过程响应

5.4.1 多元回归模型建立

5.4.2 博斯腾湖水位变化预测

5.5 本章小节

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 创新点

6.3 不足与展望

参考文献

在学期间的研究成果

致谢

附录