西北干旱半干旱地区分布式水文模拟及气候变化影响评估

摘要

干旱半干旱地区的水文模拟一直是水文模型领域研究的重点，河西走廊作为我国典型的干旱半干旱地区，面临突出的水资源问题。本文系统介绍了流域水文模型的发展过程、原理及相关研究现状，并介绍了气候变化研究的相关进展及主要研究方法。以河西走廊疏勒河、黑河、石羊河三大内陆河流域作为研究区域，基于分布式时变增益模型(DTVGM)构建了适用于河西走廊地区的水循环模型，对DTVGM模型的参数优化算法进行了研究。在此基础上分析评估了气候变化对河西走廊地区水文循环的影响。论文的主要成果如下: (1)分析了河西走廊地区的水资源的问题及现状，并对研究区内的三大内陆河流域疏勒河、黑河、石羊河的水文要素进行了分析，其中对三大流域的气温及降水数据分析表明，河西走廊地区整体的气温及降水量都呈波动上升的趋势，且河西走廊地区降水量年内分配不均。 (2)采用粒子群算法(PSO)对DTVGM模型的参数进行了优化，优化效果良好，表明基于DTVGM模型构建的河西走廊水循环模型适用于干旱半干旱地区的水文模拟。河西走廊三大流域绝大多数重点断面的径流过程均取得了较好的模拟结果，日过程效率系数在0.6以上，月过程效率系数在0.7以上。 (3)分析气候变化对河西走廊地区水文循环的影响，结果表明河西走廊三大流域的径流量与降水量呈线性关系，随着降水量的增加而呈逐渐增加的趋势;而径流量随气温变化而上下波动，其主要原因是气温变化同时作用于蒸发及融雪。蒸发与融雪对径流量的作用效果是相反的，在不同温度下，蒸发与融雪交替占据主导地位。当前的气候变化趋势有益于河西走廊地区径流量的增加。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及依据

1．2 国内外研究现状及发展动态分析

1．2．1 流域水文模型研究现状及发展动态

1．2．2 气候变化对水文影响的研究现状

1．3 研究内容及研究方案

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 研究方案及技术路线

1．4 研究目标

1．5 本章小结

第2章 研究区域概况

2．1 河西走廊地区概况

2．2 三大内陆河流域的水资源问题

2．3 本章小结

第3章 水文气象要素分析

3．1 数据收集及整理

3．2 气温变化趋势分析

3．3 降水变化趋势分析

3．4 径流变化趋势分析

3．5 本章小结

第4章 河西走廊地区分布式水文模拟研究

4．1 DTVGM模型介绍

4．1．1 发展及应用现状

4．1．2 模型结构

4．1．3 模型产汇流原理

4．2 型的构建

4．2．1 数字河网的提取及数字子流域划分

4．2．2 子流域汇流顺序及子流域参数文件

4．2．3 水文气象数据的插值处理

4．3 模型参数优化

4．3．1 优化算法简介

4．3．2 模型优化参数及目标函数的确定

4．3．3 DTVGM模型参数优化算法研究

4．4 模拟结果分析

4．5 本章小结

第5章 气候变化对河西走廊水文循环的影响

5．1 河西走廊地区气候的情景假设

5．2 气候变化下河西走廊径流模拟结果分析

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢