气候和土地利用变化对大汶河流域径流的影响

为了分析气候与土地利用变化背景下大汶河流域径流的响应,利用土壤与水评价(SWAT)模型,设置5类情景,分别采用情景模拟分析方法进行定量分析,采用极端土地利用情景设计模拟流域内不同土地利用类型的径流响应。结果表明:上、下游的戴村坝和莱芜2个水文站率定和验证阶段决定系数R~2分别为0.83和0.80、0.73和0.69,Nash-Suttclife模拟系数E_(N-S)值分别为0.79和0.76、0.71和0.72。与基准期(1980—1990年)相比,1991—2004年流域土地利用变化使年径流量增加0.288亿m~3,而气候变化导致年径流减少1.32亿m~3;受土地利用变化影响,2005—2015年年径流量增加0.132亿m~3,而受气候变化影响,年径流量减少0.61亿m~3。与2000年土地利用模拟径流量相比,耕地情景下径流量减少38.3%,林地情景下的径流量减少19.8%,草地情景下的径流量增加4.3%,证明草地具有涵养水源的作用。该流域的降雨量和流域年径流之间呈正相关关系,而流域年总径流量与气温呈负相关关系,并且流域年径流量受降雨量影响更大、更明显。     

气候变化对鄱阳湖流域径流的影响

为研究未来气候变化对鄱阳湖流域径流的影响,构建了0.1°分辨率VIC水文模型,采用均匀设计法率定参数。应用CMIP5多模式气象数据结果驱动VIC模型,对RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下的鄱阳湖流域径流变化进行评估。结果表明,在RCP2.6和RCP4.5情景下未来期(2026—2040年)较基准期(2006—2020年)径流呈增加趋势,在RCP8.5情景下径流呈减少趋势。各种模式都在汛期径流有增加趋势,枯季径流有减小趋势,发生水文极端事件的态势更加明显。     

基于SWAT模型的细河流域径流模拟研究

分布式水文模型能够准确地反映降雨时空和下垫面等条件变化下的流域水文响应特征.运用SWAT分布式水文模型,将辽宁省细河流域划分为28个子流域,2 061个水文响应单元,对流域水文循环过程进行了模拟.模型校准期R~2、Ens分别为0.92、0.92,验证期R~2、Ens分别为0.89、0.90,均满足适用性标准.SWAT模型对于细河流域径流模拟的准确度较高.     

基于不同气候变化情景的东江流域水资源量预测研究

采用半分布式水文模型HSPF,结合1978-1998年东江流域实测气象数据和5个气候模式在3种RCP气候情景(RCP8.5,RCP4.5,RCP2.6)下基准期(1960-2000年)和未来时期(2020-2070年)降水、蒸发情景模拟结果,在对东江流域径流模拟检验基础上,对2020-2070年东江流域水资源量做了深入分析。结果表明,HSPF模型能很好模拟东江流域年、月径流以及洪水期径流变化,博罗站的NASH系数均超过0.81,PBIAS低于10%,RSR低于0.45;所选取气候模式能很好的反映研究流域气象数据在年内分布情况。对未来气候和东江流域水资源量模拟结果表明:1 2020-2070年不同气候变化情景下东江流域降水及蒸发量在RCP2.6和RCP4.5情景下均呈上升趋势,而在RCP8.5情景下,东江流域蒸发量则呈现下降趋势;2未来东江流域多年月均径流量呈增加趋势;3未来东江流域不同频率下的洪水和枯水流量均呈不同程度的增长。相对于基准期,未来时期的洪水天数呈增长趋势,洪水灾害有加剧态势。     

土地利用变化对云龙水库流域径流的影响

人类对不同土地的利用方式导致下垫面发生变化,进而影响流域的水文循环。以云龙水库流域为研究对象,结合Arc GIS构建了SWAT模型(soil and water assessment tool,SWAT),并设置6种不同的土地利用情景模式研究不同的土地利用变化对径流的响应。结果表明:率定期R~2=0.80,Ens=0.75,验证期R~2=0.82,Ens=0.88,模型适合研究区的径流模拟。2000—2020年,林地、耕地和草地的土地利用面积之和占总面积的97%以上,占比较大。不同土地利用情景模式下,2000—2020年,年平均径流量增加了0.03%;极端土地利用情景S_1、S_2和S_3的年平均径流量分别变化了-0.96%、-5.83%、5.98%,说明耕地有增加径流的作用,林地和草地有减少径流的作用。与2020年的水文要素相比,S_1、S_2和S_3各水文要素都发生改变,其中蒸发变化不大,土壤水渗透量、地表径流、地下径流、产水量变化显著。     

基于SWAT模型的海拉尔河上游土地利用与气候变化对径流的影响

选用SWAT分布式水文模型,对海拉尔河上游的径流量进行了模拟分析,并采用情景分析方法定量分析了土地利用与气候变化对径流量的影响.结果表明:(1)在模型的校准期和验证期,R2分别为0.85和0.84,Ens分别为0.82和0.81,PBIAS在10%以内,说明SWAT模型在海拉尔河上游的径流模拟精度较好;(2)由土地利用和气候变化共同影响下的综合型情景分析得出,气候变化对流域的径流量变化有更为显著的影响.以2000年土地利用数据、1992-2001年气象数据模拟的径流数据为基准,在土地利用和气候变化的共同作用下,流域的年均径流量减少了36.1m~3/s,其中由于气候变化因素减少了27.67m~3/s,由于土地利用变化因素减少了5.43m~3/s;(3)由极端土地利用情景分析得出,林地变草地的情景下,年均径流量增加了3.91m~3/s,草地变林地的情景下,年均径流量减少了5.16m~3/s.(4)由气候变化情景分析得出,流域的径流量变化与降水变化呈正相关关系,与气温变化呈负相关关系.降水量增加10%,流域的年均径流量增加了31.99m~3/s,降水量减少10%,年均径流量减少了13.87m~3/s;气温升高1℃,流域的年均径流量减少了7.91m~3/s,气温减少1℃,年平均径流量增加了8.76m~3/s.在气候变化的背景下,需要考虑降水量变化和气温变化的综合影响,通过合理优化土地利用布局来应对气候变化带来的种种问题.     

气候变化对长江源区土壤水分影响的预测

采用线性回归法对长江源区2011—2021年土壤水分含量年际变化趋势进行分析,采用t检验法对长江源区2011—2021年平均气温和降水量变化与土壤水分含量变化间的相关性分析,并采用CMIP5全球气候模型的3种情景（RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5）下耦合SWAT(Soil and Water Assessment Tool)水文模型,预测长江源区未来（2022—2100年）土壤水分年际、年内变化趋势.结果表明,长江源区2011—2021年土壤水分整体呈减少趋势,年平均气温和降水量与土壤水分变化具有明显的相关性（P<0.05）. 3种RCPs气候情景下,21世纪末期（2081—2090年）土壤水分含量较21世纪中期（2041—2050年）减少,4—9月土壤水分占全年土壤水分占比较21世纪中期降低.土壤水分年际间波动较大,在50%～500%之间变动,土壤水分年内分布不均匀,1—5月土壤水分增加,6—12月土壤水分递减,1—2月土壤水分变化趋势相对平稳,年内各月份土壤水分含量差别较大.在3种RCPs气候情景下,长江源区未来土壤水分存在明显减少趋势,应加强长江源区土壤水系保护.     

基于SWAT模型的泾河流域月径流分布式模拟

受气候变化和人类活动变化的影响,流域水循环和基于物理机制的分布式水文模型已成为研究热点。本文采用泰森多边形计算泾河流域2008—2015年每月面降水量,对中国大气同化数据集(CMADS)和传统气象站降水量变化趋势及其相关关系进行分析。构建基于SWAT的泾河流域分布式水文模型,并采用CMADS驱动SWAT模型,通过对流域内张家山(二)水文站2008—2015年月径流的率定和验证,评价CMADS+SWAT模式在泾河流域的适用性,并采用SUFI-2算法对模型参数进行敏感性分析和模型不确定性分析。结果表明:泾河流域CMADS数据集和气象站监测数据相关性较高,可采用CMADS数据集驱动SWAT模型。所构建的泾河流域径流模拟模型中12个参数敏感性较高,包括平均坡度(HRU_SLP)、土壤表层到底层的深度(SOL_Z())、主河道河床有效水力传导度(CH_K2)等。采用确定性系数(R~2)、纳什效率系数(NSE)、百分比偏差(PBIAS)和均方根差与标准偏差的比值(RSR)四个指标对模型结果进行评价,率定期和验证期的R~2和NSE均达到0.8以上,RSR均小于0.7,且PBIAS均介于±25%,表明CMADS+SWAT模式在泾河流域的模拟结果较好。对于整个模拟期,验证期的模拟效果优于率定期。模型率定期和验证期的p-因子均大于0.7,r-因子均接近于1,不确定性较小。研究结果可为泾河流域水资源开发利用与管理提供参考,同时CMADS+SWAT模式能够为我国气象观测资料匮乏地区的水资源管理、土地利用和非点源污染研究等提供基础支撑。     

不同排放情景下塔里木河流域近52年水循环要素变化及未来趋势的分析

塔里木河流域是生态环境极端脆弱的干旱内陆河流域之一,探讨不同情景下水循环要素的变化趋势对于干旱区流域水资源的调控具有重要意义。本文以1958-2010年间玛纳斯河气象水文资料为基础,并根据RCP8.5、RCP6.0、RCP4.5三种不同温室气体排放情景下的气候模式,对21世纪塔里木河流域的水循环要素可能的变化趋势进行分析,结果表明:塔河山区水循环要素与平原区水循环要素大体上均表现出了上升趋势,山区土壤水分通量(W)增长趋势最为微弱,21世纪初期与90年代相比仅增长了1.1×108m3,塔河荒漠区壤中流(RI)、年地下径流(RG)、年地表径流(RS)均在50年代末至90年代末呈减小趋势,土壤水分通量(W)整体呈上升趋势;在IPCC所设定的3种排放情景下,塔里木河流域山区与平原区水循环要素在21世纪整体均表现出上升趋势,RCP4.5模式下水循环要素整体上升速度最小,RCP8.5模式下上升速度快于RCP6.0模式,塔里木河流域荒漠区21世纪RG、RS、W在3种排放情景下变化幅度基本一致,其他水循环要素变化量未在21世纪发生较大幅度的变化。水循环要素的变化趋势以及定量分析,为塔里木河流域人水协调提供科学依据,促进整个塔里木河流域经济的可持续发展。     

黄河卢氏流域径流对未来气候变化的响应

应用统计降尺度方法SDSM,耦合GCMs和分布式水文模型SWAT,分析黄河卢氏流域径流对气候变化的响应.结果表明:SWAT模型能较好地模拟卢氏流域的径流过程.不同排放情景下,流域年平均流量均表现出先减小后增加,总体减小的趋势;A2情景下,2046—2065年和2081—2100年的流量较基准期分别减少33.6%和30.8%,流量减少主要集中在7—10月,10月减幅最大;B1情景下,分别减少52.3%和29.9%,也主要集中在7—10月,9月减幅最大;丰水期流量的减少幅度大于枯水期.中上游对气候变化较为敏感,径流减少幅度较大,中下游减少幅度较小.     

未来气候模式下淮河流域极端降水量的时空变化分析

本文以淮河干流小柳巷以上14个气象站1960—2015年逐日降水观测数据为基础,选取HadGEM2-ES气候模式,预测了2016—2075年RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5三种排放情景下日降水量数据,选取年最大日降水量序列(AM)与超门限阈值峰值序列(POT),分析未来气候模式下淮河流域极端降水量的时空变化和重现期。研究发现:在三种排放情景下,淮河流域暴雨中心均未发生明显转移,暴雨中心仍将集中于流域上游,这将给该地区带来潜在的防洪压力;极端降水量随着重现期的增长而增大;同时极端降水量按照RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5的顺序增大;相同重现期,相同排放情景下AM序列略大于POT序列。研究结果对淮河流域未来防洪规划具有重要的的参考意义。     

气候变化背景下宁夏泾河水资源变化分析

为当地适应气候变化决策提供技术依据,用Mike 11水文模型研究气候变化背景下泾河水资源变化趋势.依据泾河1982—2000年实测降水径流资料,率定建立泾河流域降雨径流模型参数,然后根据气候情景数据,借助经过验证的降水径流模型,预测未来气候变化对宁夏南部山区水资源的影响.结果表明,对泾河1982—1998年实测径流进行模拟,模拟平均径流深与实测径流深拟合程度较好,相对误差为7.2%;逐日径流过程线形状吻合,模拟与实测流量的峰值吻合;低流量平水期吻合较好,在丰水期吻合差一些,二者总体拟合较好.根据PRECIS区域B2气候情景数据(2011-01-10,50km×50km网格),预测南部山区地表径流呈减少趋势.相对于多年平均值,泾河流域地表径流未来减少8.5%²4.3%.泾河干流径流减少幅度较大,将会对东山坡引水、固原东部引水工程造成影响,水资源短缺形势不容乐观,宁夏中南部水资源供需矛盾可能进一步加大.     

气候变化对我国华南沿海地区水资源的影响——以南流江流域为例

为研究气候变化对我国华南沿海地区的水资源的影响,以南流江流域作为研究对象,应用具有物理机制的分布式水文模型SWAT对流域径流进行模拟。以常乐站1970~1994年月径流数据对模型进行率定,以1995~2013年月径流数据进行验证,基于南流江流域气候变化预估成果设置20种未来气候情景,模拟不同气候变化条件下的流域水文过程,计算不同情景下南流江流域径流及蒸散发的变化,分析气候变化条件下的水资源响应程度。结果表明:月径流模拟值与实测过程线总体拟合程度很好(R20.85,Ens0.8),SWAT模型在南流江流域具有较好适用性;降水是影响南流江流域径流变化的主要气候因子,而影响蒸散变化的主要气候因子是气温。降水不变时,气温每上升1℃,年均蒸散发量增加9.1 mm,年均径流量减少9.2 mm;气温不变时,降水量每增加10%,年均蒸散发量增加5.1 mm,年均径流量增加159.3 mm。预计到本世纪中叶,南流江流域年均径流变化幅度为-29.6%~27.6%,到本世纪末的变化幅度为-30.5%~26.7%,这将对南流江流域带来一系列的问题与挑战。     

基于气候模式与水文模型结合的渭河径流预测

为预测渭河流域未来时段的径流变化规律,提出了CanESM2气候模式下RCP4.5、RCP8.5两种情景与半分布式水文模型VIC相对接的研究方案。采用气候模式输出的降水、气温等资料作为VIC模型的输入数据,分析未来2020s、2030s、2040s、2050s四个时期渭河流域径流变化规律。计算结果表明:由于未来气温变化幅度较小,故影响水文模型预测值的主导因素为降水变化;两种情景下,未来径流与降水变化规律相同,整体上呈现减少趋势,在四个时期内呈现先减少后增加的趋势。     

赣江流域径流模拟分析研究

为了分析赣江流域径流对1980-2013年以来土地利用变化的响应以及气候变化对其的影响,以外洲水文站控制的流域范围为研究对象,建立SWAT模型,对赣江流域径流进行模拟研究分析。研究结果表明:1)SWAT模型对赣江流域模拟精度较高,其中Ens均大于0. 84,R2均大于0. 85,模拟效果较好; 2)不同土地利用情境下模拟的赣江流域月径流略有变化; 1980-2000年,月径流变化率最大为1. 16%,最小为0. 41%; 2000-2015年,月径流变化率最大为0. 17%,最小为0. 01%; 1980-2015年,月径流变化率最大为1. 33%,最小为0. 42%。总体来说,3个时期的变化率均在1. 5%以内; 3)降水量与气温对流域径流影响较大,其中降水量与径流呈正相关性,气温与径流呈负相关性,且在夏季,径流对温度敏感性最大。     

SWAT模型参数区域化在黄河源区的应用

利用多期土地覆盖数据,采用参数区域化方法,建立了SWAT模型主要参数与下垫面特征的关系。结果表明,采用下垫面变化后新的模型参数得到的径流模拟精度普遍高于人工试错法,且下垫面变化最大的年份(1995—1997年)径流模拟的Ens=0.793,R2=0.810,与人工调试结果(Ens=0.639,R2=0.641)相比,精度明显提高,模拟的径流过程更接近实测径流过程。     

SWAT模型在青海湖布哈河流域径流变化成因分析中的应用

为了探讨气候变化和人类活动对流域水文过程的影响,利用分布式水文模型SWAT对青海湖布哈河流域过去几十年径流变化进行了模拟研究.研究结果表明,20世纪80~90年代流域径流减少的主要原因是气候变化.在此基础上,根据未来不同气候情景的变化趋势,对布哈河径流变化进行了预测,得出未来30年径流增加的可能性比较大,青海湖水位下降速度将会减缓甚至出现上升趋势的结论.     

土地利用/覆被和气候变化对万泉河上游流域径流的影响

为探究万泉河流域径流对土地利用/覆被变化(LUCC)和气候变化的响应，通过建立万泉河上游流域的SWAT模型，设置了不同情景，定量分析了LUCC和气候变化对径流的影响.结果表明，SWAT模型在万泉河上游流域的适用性较好，率定期和验证期的相关系数(R²)以及纳什效率系数(E_ns)均大于0.80.设置极端土地利用/覆被情景，将所有人工林转化为耕地、耕地转化为天然林、人工林转化为天然林，月均径流量的变化幅度分别是13.66%、-2.46%和-9.74%，这表明耕地的产流能力最强，其次是人工林，最后为天然林.所设置的不同气候情景表明，月均径流量变化与降雨量成正比，与气温成反比.设置土地利用/覆被和气候综合情景，对比1990年，2018年LUCC使月均径流量增加了1.32%;2006—2018年气候变化使月均径流量增加了8.97%；相比LUCC，气候变化是引起流域径流变化的主要因素.     

气候变化对落叶松人工林生物量生长的影响模拟

【目的】研究气候变化对落叶松人工林生物量及其生长的影响，为落叶松人工林碳估测和适应性经营决策提供依据。【方法】利用华北和东北地区第6～8次森林资源连续清查落叶松人工纯林固定样地数据，基于理论生长方程建立林分生物量生长模型。并将不同种落叶松作为哑变量，建立了气候敏感的林分生物量生长模型，气候因子为年湿热指数(AHM)。模拟未来气候不变、两种温室气体代表性浓度路径(RCPs)(包括RCP 4.5和RCP 8.5)3种气候变化情景下的林分生物量及其连年生长量，采用两种RCP气候情景与当前情景生物量估计结果的相对差值量化气候变化对林分生物量及其生长的影响。【结果】林分生物量的基础模型、含哑变量的模型、含气候变量和哑变量生长模型的决定系数R²分别为0.938 2、0.947 0和0.950 7,采用哑变量和考虑气候因子能够明显改善模型表现。模型模拟结果表明，与当前情景比较，各树种的林分生物量及其连年生长量在RCP 4.5和RCP 8.5气候变化情景下既有增加也有减少的趋势。对于林分生物量，RCP 4.5和RCP 8.5情景下的相对差值的均值区间分别为-3.02%～2.69%...     

基于SWAT模型的粤北连江星子河流域径流模拟研究

以粤北连江星子河流域作为研究区域,以分布式水文模型SWAT作为模拟工具,对流域内的水文过程进行模拟。采用凤凰山水文站2001-2009年的实测月平均径流量数据进行敏感性分析和参数率定,并以相对误差(RE)、决定系数(R2)以及Nash-Suttcliffe效率系数(Ens)作为模型的适用性的评价指标。结果表明各项评价指标均符合精度要求,SWAT模型适用于星子河流域的径流模拟。