检索结果-内蒙古大学图书馆

基于扩展的budyko模型定量评估平江流域森林恢复和气候变异对季节性径流的影响

生态学报 2020年第23期40卷 8783-8793页

作者：徐志鹏刘文飞沈芳芳段洪浪吴建平陈官鹏徐晋南昌工程学院江西省退化生态系统修复与流域生态水文重点实验室南昌330099 云南大学生态与环境学院昆明650500 云南省植物繁殖适应与进化生态学重点实验室昆明650500

流域季节性径流变化反映了年内水资源的动态特征。在以森林为主的流域中,森林变化和气候变异被普遍认为是影响流域水文过程的两大驱动因素。因此在全球气候变化背景下,研究流域森林恢复和气候变异对流域季节性径流的影响,可为协调区域... 详细信息

流域季节性径流变化反映了年内水资源的动态特征。在以森林为主的流域中,森林变化和气候变异被普遍认为是影响流域水文过程的两大驱动因素。因此在全球气候变化背景下,研究流域森林恢复和气候变异对流域季节性径流的影响,可为协调区域碳—水关系和制订可持续的森林经营管理策略提供参考。选择鄱阳湖流域上游的平江流域为研究对象,根据流域历史森林覆盖率变化情况,将研究期划分为参考期(1961—1985)和森林恢复期(1986—2006),采用Mann-Kendall趋势分析研究流域长时期水文气象数据是否存在显著变化趋势。同时引入月干旱指数(潜在蒸散发和有效降雨的比率),将一年定义为能量限制季(1—6月)和水分限制季(7—12月),结合扩展的budyko模型定量分析平江流域森林恢复和气候变异对季节性径流的相对贡献。在本研究流域整个研究期内(1961—2006),通过Mann-Kendall趋势分析发现,研究流域水分限制季径流呈现显著增加趋势,而能量限制季水文和气候变量变化趋势均不显著。其次,相较于参考期,流域森林恢复使能量限制季径流降低了11.71 mm/a(24.40%),使水分限制季径流增加了12.27 mm/a(17.23%)。同时,气候变异导致能量限制季径流减少了36.28 mm/a(75.60%),而使水分限制季径流增加了58.94 mm/a(82.77%)。上述研究结果表明,森林恢复对径流影响具有累积效应。森林恢复对季节性径流具有积极的调节作用,同时季节性径流对森林恢复的响应存在时间差,而且森林恢复对径流的影响在能量限制季和水分限制季具有相互抵消的作用,气候变异与森林恢复的影响效应类似。此外,本研究也证实,平江流域季节性径流变化主要是受气候变化主导,但森林恢复对季节性径流的贡献也不容忽视。

关键词： budyko模型森林恢复气候变异径流

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基于budyko模型的渭河流域蒸散发时空变化归因分析

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水土保持研究 2024年第5期31卷 304-314页

作者：李帅宋进喜齐贵增西北大学城市与环境学院西安710127 陕西省地表系统与环境承载力重点实验室西安710127 西北大学秦岭研究院西安710127

[目的]定量评估渭河流域蒸散发变化趋势,分析其对环境变化的响应,有利于该区域水资源变化的研究。[方法]基于budyko框架,结合归一化植被指数、土地利用类型、GLEAM蒸散发遥感数据、气象水文和社会经济等数据分析各驱动要素的趋势,构建... 详细信息

[目的]定量评估渭河流域蒸散发变化趋势,分析其对环境变化的响应,有利于该区域水资源变化的研究。[方法]基于budyko框架,结合归一化植被指数、土地利用类型、GLEAM蒸散发遥感数据、气象水文和社会经济等数据分析各驱动要素的趋势,构建了时变budyko参数n的经验模型,采用弹性系数法定量评估各要素变化对蒸散发的影响。[结果](1) 1990—2020年渭河流域实际蒸散发呈现显著增长的趋势,整体增速为1.98 mm/a,空间上呈东南向西北逐渐减少的趋势。(2)渭河流域下垫面参数n呈现增长的趋势,参数n与该地区的NDVI、人口、耕地面积、草地和GDP相关性较高。在对蒸散发模拟时,时变参数n模拟蒸散发的精度整体优于恒定参数n。(3)渭河流域蒸散发对降水量最敏感,对下垫面参数n不敏感,下垫面参数n对NDVI最敏感。(4)影响蒸散发变化程度大小依次为降水、下垫面参数、潜在蒸散发。[结论]研究时段内渭河流域蒸散发呈现显著增长趋势,气候变化对该地区蒸散发的变化起着主导作用,但人类活动对蒸散发的影响越来越明显。

关键词： budyko模型蒸散发归因分析渭河流域

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基于abcd和budyko模型的佳芦河干湿季径流变化归因分析

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中国水利水电科学研究院学报（中英文） 2023年第6期21卷 501-510,525页

作者：莫淑红甄晓彤陈丽丽程龙陈明康西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048 江苏省水利勘测设计研究院有限公司六安分公司安徽六安237000 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司陕西西安710065 深能阜平蓄能发电有限公司河北保定073200

河川径流变化受到人类活动和气候变化影响,探究其主要影响因素与影响过程是当前学科研究的热点问题之一。本文以陕北黄土高原区佳芦河为研究对象,采用Mann-Kendall线性回归法对干、湿季水文气象要素进行趋势分析;采用滑动F检验法、滑动... 详细信息

河川径流变化受到人类活动和气候变化影响,探究其主要影响因素与影响过程是当前学科研究的热点问题之一。本文以陕北黄土高原区佳芦河为研究对象,采用Mann-Kendall线性回归法对干、湿季水文气象要素进行趋势分析;采用滑动F检验法、滑动T检验法和Lee-Heghinian检验法等进行径流变异性分析;采用abcd模型与基于扩展的budyko模型的季尺度垂直分解法进行径流变化影响因素量化分析。结果表明:佳芦河流域干季和湿季降水均有不显著上升趋势,气温均呈显著上升,潜在蒸散发干季显著上升、湿季不显著上升,而干湿两季径流都具有显著下降趋势。干季和湿季径流序列分别在1972年和1984年发生突变。人类活动是佳芦河流域干季和湿季径流减少的主要原因,人类活动和气候变化对干季径流的影响分别为减少2.2 mm月和增加0.07 mm月,对湿季径流序列的影响分别为减少7.84 mm月和增加0.92 mm月。模型模拟效果较好,适用于佳芦河流域径流变化研究。

关键词： abcd模型 budyko模型季尺度垂直分解法佳芦河人类活动

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基于budyko模型的山西水热平衡对植被变化响应特征研究

基于Budyko模型的山西水热平衡对植被变化响应特征研究

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作者：景泓元北京林业大学

学位级别：硕士

植被对陆面水热平衡有着重要的影响。随着我国一系列生态保护及修复工程的进行,生态脆弱区植被覆盖得到显著提高。然而,在水资源短缺的生态脆弱区域发生大规模植被覆盖改变,诱发了水资源承载力不足,水热调节能力下降等生态问题。目前点... 详细信息

植被对陆面水热平衡有着重要的影响。随着我国一系列生态保护及修复工程的进行,生态脆弱区植被覆盖得到显著提高。然而,在水资源短缺的生态脆弱区域发生大规模植被覆盖改变,诱发了水资源承载力不足,水热调节能力下降等生态问题。目前点尺度以及流域尺度上对植被变化和水热平衡关系已有大量研究,但难以阐明区域内水热调节状况的具体空间分布和时空变化细节。因此,需要基于遥感及栅格气象数据,进行植被变化及下垫面水热平衡能力的定量评估,阐明区域内植被变化下陆面水热调节能力的变化时空规律,以合理规划生态脆弱区植被恢复可持续进行。藉此,本研究利用山西省地区MODIS NDVI数据及TERRACLIMATE地表气象数据,计算并分析了2000年-2018年山西省植被覆盖时空变化特征及水热状况变化特征。基于budyko理论框架计算山西省陆面水热特性的演变特征及主要影响因素、水热平衡状态对植被变化的响应特征。结果表明: (1)2000至2018年山西省NDVI呈现明显增加的趋势,人类活动是导致山西植被状况发生明显改变的主要影响来源,以促进NDVI上升为主导,整体上呈现了负面影响逐渐减少,正面影响显著增加的特征,部分地区人类活动对NDVI正影响比例可达50%,显著促进了研究区植被水平的提升。 (2)山西省气候变化呈现微弱的暖湿化趋势,与此同时研究区实际蒸散上升趋势较明显。研究区湿润度指数广泛呈现微弱上升趋势,水量输入水平得到一定提升。研究区水热平衡系数变化呈现北高南低的分布格局,晋北和晋中区域剩余水量状况得到轻微改善,晋南晋东南区域剩余水量极轻微减少。 (3)采用基于budyko边界条件的傅抱璞模型分析山西省下垫面水热调节能力,研究区下垫面水热调节能力较差,水热平衡控制参数最高达6.3,研究区陆面普遍呈现水热调节能力下降趋势。植被对研究区下垫面水热调节影响广泛,以促进下垫面蒸散能力提升,加剧剩余水量流失为主。仅在吕梁盆地北部及太行山脉中部部分地区表现为下垫面水热调节状况改善。 (4)对比分析模拟植被自然变化情景,人类活动促进植被增加,轻微增加了山西省实际蒸散发水平,研究区19年累计增加比例最高达1.4%。自然情景下水热平衡系数年际波动水平高于实际观测情况,空间趋势分布呈现普遍增加的趋势。植被增加轻微降低了区域水热状况对气象要素年际波动的敏感性,但在气候暖湿化背景下,对地表水热条件改善造成不利影响。

关键词：植被变化 budyko模型水热平衡实际蒸散发下垫面

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基于budyko模型的伊洛河流域径流变化归因分析

基于Budyko模型的伊洛河流域径流变化归因分析

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作者：李红霞郑州大学

学位级别：硕士

随着气候变化的加剧和人类活动的影响,干旱区水资源短缺呈加剧趋势。尤其在地下水开采影响下,许多流域水储量降低,地表径流减少甚至断流现象愈加普遍,流域水平衡向非稳态转变。河川径流变化的归因分析成为环境变化领域研究的热点问题。... 详细信息

随着气候变化的加剧和人类活动的影响,干旱区水资源短缺呈加剧趋势。尤其在地下水开采影响下,许多流域水储量降低,地表径流减少甚至断流现象愈加普遍,流域水平衡向非稳态转变。河川径流变化的归因分析成为环境变化领域研究的热点问题。目前大多研究主要讨论地表过程变化的径流效应,而对地下水变化对径流影响的量化研究较少。本文以黄河流域伊洛河流域为研究区,考虑地下水变化对径流的影响,对流域径流变化的原因进行系统研究。主要研究工作和成果结果如下:（1）采用Mann-Kendall趋势及突变检验法、累积距平法及小波分析法等方法,分析了1960-2018年间研究区各水文气象要素（包括气温、降水、潜在蒸散发和径流）的变化特征。结果表明,伊洛河流域气温呈显著上升趋势（0.2℃/10a）,而潜在蒸散发呈显著下降趋势（-50.6 mm/10a）,存在“蒸发悖论”现象。潜在蒸散发与风速呈显著正相关,表明伊洛河流域的“蒸发悖论”主要是由风速下降引起。同时,尽管降水下降趋势不显著（-3 mm/10a）,但径流呈显著下降趋势（-3.1×10～8m3/10a）,并且径流在1986年发生突变,径流的突变、周期变化特征与降水和气温的变化关系密切。（2）对比分析九种基流分割方法在伊洛河流域适用性,结果显示Eckhardt数字滤波法取得了最佳的分割效果。基流变化趋势分析表明,1960-2018年间,伊洛河流域基流量呈显著下降趋势且枯水季基流比例较高,降水量和气温是影响流域基流变化的主要气候因素。GRACE重力卫星数据显示,伊洛河流域水储量呈显著下降趋势,流域水平衡呈非稳态特征;进一步分析月水储量变化与基流之间关系发现,基流对流域水储量变化的响应存在两个月的滞后,二者存在明显的指数关系(Qb=eaΔS+b)。（3）针对传统budyko模型对地下水储量变化（非稳态）考虑不足的问题,本研究在流域水分供给项中考虑地下水组分,通过微分推导,改进budyko水热耦合模型,从而实现在非稳态条件下运用budyko模型进行径流变化归因的定量分析。结果表明,在1987-2001年,气候变化尤其是降水减少是径流变化的主要原因,其次是下垫面状况和潜在蒸散发的变化;而2002-2018年,下垫面变化是该流域径流变化的主导因素,贡献率占比将近50%,其次是基流和潜在蒸散发的变化。通过两种模型的对比,进一步验证了改进的budyko模型能够更好的应用于非稳态流域径流变化的归因研究。

关键词：径流变化归因 budyko模型非稳态流域气候变化伊洛河流域

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陆面过程模型模拟径流评价及改进

陆面过程模型模拟径流评价及改进

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作者：周新尧中国科学院大学

学位级别：博士

陆面过程模型是地球科学领域最先进、应用最广泛的一类模型，它通过解析多种地气界面通量，为陆地生态系统的尖端研究、工程技术及政策管理等提供指导，提高陆面过程模型描述地气界面通量的精度，对于我们更加准确地理解地表的物质和能... 详细信息

陆面过程模型是地球科学领域最先进、应用最广泛的一类模型，它通过解析多种地气界面通量，为陆地生态系统的尖端研究、工程技术及政策管理等提供指导，提高陆面过程模型描述地气界面通量的精度，对于我们更加准确地理解地表的物质和能量循环过程、应对气候变化具有重大意义。　　径流是地表过程中监测时间最长、范围最广的地气界面通量，与人类社会生产生活息息相关。本文选择径流来评价陆面过程模型，分析模型模拟径流的不确定性，并通过尝试改进陆面过程模型，提高陆面过程模型模拟径流的精度。　　首先，在全球尺度上，收集了150个流域1986-1995年的实际观测年径流以及利用6个budyko模型和18个陆面过程模型模拟的年径流结果。其中13个陆面过程模型的模拟径流从GSWP-2（thesecondGlobalSoilWetnessProject）的网站下载，4个陆面过程模型的模拟径流从GLDAS(GlobalLandDataAssimilationSystem)的网站下载，并借助GSWP-2的气象数据和地表边界数据利用CABLE(CommunityAtmosphereBiosphereLandExchange)陆面过程模型模拟了全球各流域的径流，借助GSWP-2和GLDAS的降水数据以及CRU(ClimateResearchUnit)的气象数据利用6个budyko模型模拟了全球各流域的径流。　　其次，在全球多年平均尺度上，从参数不确定性、结构不确定性和降水不确定性三个方面分析了陆面过程模型模拟径流结果不确定性的来源。　　最后，在区域尺度上，通过改进CABLE模型的产流模块，利用澳大利亚东南部6个小流域的实测数据验证了模型改进前后径流受结构不确定性影响的变化。　　结论如下:　　首先，在多年平均尺度上，陆面过程模型的模拟径流与观测径流达到了显著相关，且相关系数很高，GLDAS实验中的陆面过程模型模拟径流的精度要高于GSWP-2实验中陆面过程模型的模拟精度。但各模型模拟径流之间的差异性很大，如GSWP-2数据驱动的SWAP、NSIPP、LaD模型和GLDAS数据驱动的CLM模型模拟径流的精度较高，而GSWP-2数据驱动的CLMTOP、COLASSiB模型和GLDAS数据驱动的Mosaic模型模拟径流的精度较低。budyko模型模拟径流与观测径流的相关系数同样很高，也达到了显著相关，而且在稳定性和精度上都要优于陆面过程模型，表明该类模型在年尺度的径流模拟方面仍有一定优势。陆面过程模型在干旱区的表现要比在湿润区的表现差，其原因可能是在干旱区，径流对降水的强度和历时比降水量的多少更为敏感。　　其次，径流的不确定性研究表明，降水不确定性是径流不确定性的主要原因，GSWP-2与GPCC降水的差异与其驱动的budyko模型径流的差异达到了显著相关，相关系数为0.95，GLDAS与GPCC降水的差异与其驱动的budyko模型径流的差异也达到了显著相关，相关系数为0.82。且降水的季节变化也会影响模拟径流的季节变化。在多年平均尺度上，径流对与土壤有关的参数最为敏感。模型结构对径流有影响，但影响不大:在全球尺度上，表现较好的模型径流系数在0.4-0.45之间，且干旱区的径流系数低、湿润区径流系数高。非地表径流占总径流比值的大小对模型的表现影响不大，但干旱区非地表径流占总径流比值低、湿润区非地表径流占总径流比值高时，模型表现更好，表明模型的蒸发和非地表径流结构对径流有一定影响。　　最后，从CABLE模型改进前后径流过程的对比来看，在湿润区，改进前后径流过程的变化不大，而在干旱半干旱地区，具有超渗产流结构的CABLE模型比蓄满产流结构的CABLE模型能更好地模拟出洪峰，这反映了干旱区径流产流以超渗产流为主的特征。就两种蓄满产流结构设计来讲，土壤蓄水容量曲线结构比桶状结构更好。统计分析表明，在湿润区，改进前后的模拟径流无显著差异，在干旱半干旱区，改进后（超渗产流结构）的模拟径流精度明显提高。分析其原因是在湿润流域，土壤中的水呈饱和状态，小部分降水转化成土壤水储存起来，大部分降水转化成径流，因此无论径流的峰值能否被模拟出来，径流的总量变化较小。而在干旱半干旱流域，土壤处于不饱和状态，大部分降水转化成土壤水储存起来，小部分降水转化成径流，因此径流的总量变化很大。所以，土壤水模拟是干旱半干旱地区径流正确模拟的关键。

关键词：陆面过程模型 budyko模型地表径流不确定性模型评价

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基于budyko假设的清水河和白河流域径流变化及其影响因素分析

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水土保持通报 2024年第3期44卷 56-64页

作者：李赟李博睿张益闽王伟张良张飘裴宏伟河北建筑工程学院河北张家口075000 河北省水质工程与水资源综合利用重点实验室河北张家口075000 河北省张家口水文勘测研究中心河北张家口075000 北京大学城市与环境学院北京100871

[目的]综合分析清水河流域和白河流域的年径流变化及其主导因素,进一步揭示永定河流域和潮白河流域实际径流的变化及其影响因素,旨在为张家口地区水资源规划与管理提供理论依据。[方法]基于budyko模型以永定河上游的清水河流域和潮白河... 详细信息

[目的]综合分析清水河流域和白河流域的年径流变化及其主导因素,进一步揭示永定河流域和潮白河流域实际径流的变化及其影响因素,旨在为张家口地区水资源规划与管理提供理论依据。[方法]基于budyko模型以永定河上游的清水河流域和潮白河上游的白河流域为研究对象构建流域水热耦合平衡方程,精确计算潜在蒸散发对主要气象因子的敏感系数,再通过敏感系数计算径流对主要气象因子的弹性系数,进一步计算气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。[结果](1)近年来清水河流域和白河流域各气象因子的弹性系数呈现增加的趋势,这种趋势揭示了这两个流域日益增强的气候—水文耦合关系。和白河流域相比,清水河流域的水文过程对气候变化更加敏感。(2)人类活动对清水河流域和白河流域的径流量变化起主导作用。清水河流域和白河流域人类活动对径流变化的影响率分别是65.37%和83.90%。(3)较之于Fu,Choudhury-Yang和Wang-Tang公式,Zhang公式在清水河流域和白河流域具有更好的适用性,能较好地模拟流域的实际蒸散发量,R~2达到0.97。[结论]人类活动对研究区径流变化的影响率为65.37%~83.90%,气候因素的影响率为16.10%~34.63%,今后应同时考虑气候和人类活动的影响,继续加强水分限制区的径流蒸散过程机理研究,以保障水资源安全。

关键词：清水河流域白河流域径流归因分析 budyko模型

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变化环境下秃尾河流域水量平衡关键要素演变与水文生态效应

变化环境下秃尾河流域水量平衡关键要素演变与水文生态效应

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作者：井江楠长安大学

学位级别：硕士

水是自然界中最重要的基础资源,但由于全球气候不断增强,人口数量不断增加以及人类活动不断增强,使得水循环过程发生了明显的变化,研究气候变化和人类活动影响下的水文循环过程及其相关的资源环境问题变得至关重要。因此,急需开展区域... 详细信息

水是自然界中最重要的基础资源,但由于全球气候不断增强,人口数量不断增加以及人类活动不断增强,使得水循环过程发生了明显的变化,研究气候变化和人类活动影响下的水文循环过程及其相关的资源环境问题变得至关重要。因此,急需开展区域变化环境下水量平衡关键要素演变特征与水文生态效应的研究,以确定水量平衡关键要素变化的主要驱动力及其演变过程中的水文生态效应,为解决生态环境脆弱区的植被恢复与水资源量之间的矛盾提供理论基础。本文选择位于黄土高原生态环境脆弱区的黄河重要支流——秃尾河流域为研究对象,首先采用M-K(Manner-Kendall)趋势分析和M-K突变检验方法从时间尺度上揭示流域水量平衡要素的变化特征,并利用Pearson相关性分析法分析降水-径流演变关系;根据MODIS反演的植被覆盖状况分析植被覆盖对流域水量平衡关键要素的影响,然后基于budyko模型的弹性系数法和分解法以及累计斜率法定量解析气候变化和下垫面改变对流域水量平衡关键要素的贡献率,以明确流域水量平衡变化的主要驱动力,并分析关键要素演变的水文生态效应;最后结合NAR(Nonlinear Auto Regressive Neural Network)神经网络与budyko模型和流域水量平衡方程预测预测未来不同情景下水量平衡关键要素的变化情况,提出未来水量调控的对策与建议。研究成果如下:(1)揭示了秃尾河流域水量平衡要素的演变特征。长时间尺度上的流域降水量和实际蒸散发量的增长趋势不显著,都于2012年发生突变;径流、地表径流量和基流量显著减少,三者于1978年发生显著减少突变;流域蓄变量呈现微弱的上升趋势,于2001年发生增多突变;降水入渗补给量呈现显著下降趋势,其突变点为1973年;地下水开采量呈现显著上升趋势,于1961年发生增多突变;地下水蓄变量呈现显著下降趋势,于2008年发生突变;降水-径流关系由径流突变点前的强相关关系变为突变后的无相关关系。(2)确定了流域水量平衡关键要素演变的主要驱动力。植被覆盖度增加的同时,基流量、地表径流量和地下水蓄变量逐渐减少,流域蒸散发量逐渐变大;径流、地表径流和基流变化的主要驱动力为下垫面改变,其对三者的贡献率分别为82.43%、86.90%、83.55%;流域蒸散发在1999年以前变化的主要驱动力为气候变化,贡献率为80.89%,1999年以后变化的主要驱动力为下垫面改变,贡献率为73.49%;地下水蓄变量变化的主要驱动力为下垫面改变,贡献率为94.03%。(3)阐明了流域水量平衡关键要素演变过程中的水文生态效应。流域干旱程度以0.0068/a的速率减弱,流域水土保持措施面积不断增加,水土流失程度减弱,土地沙化面积减少202.31km;流域输沙量共减少3890万吨,河道基流量减少了1.20亿m,流域内沙漠区地下水位埋深增加了3.27m,河谷区地下水位埋深增加了0.24m,在已取的地表水样中,除了重金属元素和总磷,其他指标均超出了地表水项目标准的最低限值,土壤样品总氮、总磷含量超标。(4)预测了未来水量平衡要素的变化情况,并提出了未来水量调控的对策与建议。未来十年的降雨量和地下水蓄变量不发生显著变化,潜在蒸散发量、降水入渗补给量和未来需水量呈现逐渐上升的变化趋势,径流量和流域蒸散发呈现微弱的下降趋势;当植被覆盖度持续增加时,相比于植被覆盖维持原状,径流量将会减少35.19%,未来需水量和流域蒸散发量会分别增加36.19%和3.29%;可以通过调控河道生态基流、水生态环境和水资源利用效率三种途径来实现未来水量的调控。以上成果能够为秃尾河流域未来水资源可持续发展提供参考价值,并为解决类似生态环境脆弱区植被恢复与水资源量之间的矛盾提供理论基础。

关键词：秃尾河流域水量平衡要素水文生态效应下垫面改变 budyko模型

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泛北极典型流域基流对径流变化关系研究

泛北极典型流域基流对径流变化关系研究

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作者：孙强坤中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

全球气温持续升高背景下,依赖于低温存在且对水文循环具有重要控制作用的多年冻土出现了严重退化现象,成为揭示水文变化的研究焦点。本文选取冻土集中分布的泛北极地区多个典型流域为研究对象,分析在气候变化背景下基流与径流变化间的... 详细信息

全球气温持续升高背景下,依赖于低温存在且对水文循环具有重要控制作用的多年冻土出现了严重退化现象,成为揭示水文变化的研究焦点。本文选取冻土集中分布的泛北极地区多个典型流域为研究对象,分析在气候变化背景下基流与径流变化间的关系特征,对掌握该地区水资源状况具有重要意义。本文在ERA5气象数据以及GRDC水文站数据等资料的基础上,进行预处理以及数理统计后。在气候变暖条件下,对各典型流域气象、水文各要素进行年内、年际变化趋势分析,各类要素的突变年份凭借M-K检验法和累积距平法来确定,以及使用Morlet小波分析法进行周期性变化情况的分析;多年冻土的分布变化情况利用冻结数模型进行模拟分析,为研究地下水排泄情况采用了递归数字滤波法对径流进行基流分割,并且利用衰退分析方法进行地下水储量的模拟,讨论其与水文要素间的关系;以及为探究各类要素对径流变化的影响,利用包含水储量变化这一影响条件下的budyko模型对径流变化的归因性进行分析。各流域在1980-2015年间三类气象要素年内分配不均,主要集中于5-9月;年际变化上气温、潜在蒸散发整体为增加趋势,而降水整体增减趋势不明显;各河流在径流、基流及BFI指数的年际变化上均为增加趋势且变化稳定,突变年份和周期变化情况径流和基流基本相同;各类要素突变年份主要在1990-2010年间,整体以28-29a为第一主周期。整体上各流域多年冻土退化显著且按此趋势推断可能在2100年后大多流域连续多年冻土将完全消失。径流典型值Q5%提前与春季径流增加、Q25%到Q75%的天数差增大和夏季径流减少、Q90%和Q95%延迟与秋、冬季径流增加推测是由于气温升高导致的融水提前、多年冻土退化,延迟了融化径流的同时增大了枯季径流量。陆地水储量变化表明大部分流域为显著减少趋势,对科雷马河流域地下水储量模拟的结果为增加趋势,虽然多年冻土退化和融水加强等因素使地下水储量增加,但更多的水分补给到河流中使陆地储水量减少。各流域budyko模型表明,流域特征参数整体随纬度升高而减小,且年际变化上均为减小趋势;径流变化对流域特征参数的敏感程度不断加强,对降水和潜在蒸散发的敏感程度不断减弱;仅伯朝拉河流域分别为陆地水储量变化对径流增加起主导因素,其余均为降水量变化,而非流域特征参数变化。

关键词：泛北极气候变化水文变化水储量 budyko模型

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中国西北地区蒸发量的变化特征及成因分析

中国西北地区蒸发量的变化特征及成因分析

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作者：谢德晓扬州大学

学位级别：硕士

蒸发是水分循环的重要组成部分,也是局地水资源重新分配的重要途经。西北地区干旱的气候条件使供水成为制约蒸发的主要因素。本文基于GLEAM（AEGLEAM）、6个再分析数据集（AEReanalyses）和基于互补关系的蒸发数据集（AECR）,对中国西... 详细信息

蒸发是水分循环的重要组成部分,也是局地水资源重新分配的重要途经。西北地区干旱的气候条件使供水成为制约蒸发的主要因素。本文基于GLEAM（AEGLEAM）、6个再分析数据集（AEReanalyses）和基于互补关系的蒸发数据集（AECR）,对中国西北地区的蒸发趋势进行了评估。1981-2017年间,AEGLEAM和AEReanalyses均显著增加（p<0.001）。AECR也有一定程度的增加,但速度较慢。总的来说,蒸发的增加趋势主要集中在阿尔泰山、天山、喀喇昆仑山、昆仑山、阿尔金山和祁连山等山区。就这些地区而言,蒸发在气候平均值和线性趋势方面甚至高于降水量。这表明,陆地储水量可以为蒸发给予补充供应。因此,我们扩展了 budyko框架来评估陆地储水量对蒸发的影响。以下垫面参数n=1.8为参考,陆地储水量对蒸发的贡献率约为27%。陆地储水量似乎是阿尔泰、天山、祁连山和阿尔金山蒸发增加的主要贡献者。降水是西天山-喀喇昆仑山地区蒸发的主要来源,潜在蒸发也是蒸发增加的主要原因。在不同n值的情况下,陆地储水量的贡献的偏差范围为-16.9%至8.5%。该模型提供了在缺乏观测性数据的情况下评估蒸发对陆地储水量作用的可能。蒸发量观测资料匮乏,但是却存在着许多再分析与模型估算资料,这些资料的研究会带来不确定性的误差,因此利用小波变换分解重构方法对GLEAM、再分析数据集、基于互补关系的数据集和基于陆表模型的数据集进行融合。融合数据气候平均和趋势的空间分布与多数数据集的空间分布基本吻合,融合数据可以融合多数数据的主要特征。与AEAVE相比,NCEP/NCAR在空间分布上对蒸发量估计过高。利用融合数据对西北地区的蒸发趋势进行评估与其它资料进行比较,1982-2013年间,蒸发的趋势显著增加,且主要集中在阿尔泰山、天山、昆仑山和祁连山等山区,ERAInterim与其它数据在山区蒸发呈现反向趋势。根据水量平衡方程分析蒸发增加的原因,在盆地和沙漠地区蒸发高度依赖于降水,山区蒸发的发生受到降水、径流、陆地储水量以及其它不确定因素的调控。

关键词：蒸发小波变换 budyko模型数据融合

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