【摘 要】
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在气候变化和人类活动作用下,流域水文水循环过程发生了重大变化,一些流域水资源短缺、水灾害等问题频发。亟需开展气候变化下流域水资源承载力的研究,对实现流域的可持续发展具有重大指导意义。本文以汉江上游流域为例,系统的分析了流域内水资源演变趋势,通过全球气候模式和SWAT模型耦合的方式分析了未来流域水资源系统响应,根据信息熵和灰色系统理论建立了水资源系统演化方向判别模型,提出了气候变化下流域水资源系统动
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在气候变化和人类活动作用下,流域水文水循环过程发生了重大变化,一些流域水资源短缺、水灾害等问题频发。亟需开展气候变化下流域水资源承载力的研究,对实现流域的可持续发展具有重大指导意义。本文以汉江上游流域为例,系统的分析了流域内水资源演变趋势,通过全球气候模式和SWAT模型耦合的方式分析了未来流域水资源系统响应,根据信息熵和灰色系统理论建立了水资源系统演化方向判别模型,提出了气候变化下流域水资源系统动态承载力计算模型,根据水资源承载力超载度划分了承载力预警等级。本文主要成果和结论如下:(1)分析未来气候变化情景下流域水资源系统的响应对流域基准期水资源时空演变趋势做了充分分析,考虑未来气候情景变化,采用统计降尺度方法对未来水资源系统响应进行分析,结果显示在RCP4.5和RCP8.5气候情景下降水较基准期缓慢增加,增加幅度不大,但温度较基准期有明显增加趋势,平均增温速率达到0.03℃/a。通过构建汉江上游SWAT模型,将未来两种气候情景下的气象因子作为模型驱动数据源输入,预测得到流域未来径流变化趋势,结果显示,2021-2050年RCP4.5和RCP8.5两种情景下的径流量较基准期都是增加的,但RCP4.5情景下呈现出随时间的增加趋势,在RCP8.5情景下呈现出随时间的下降趋势。(2)建立水资源系统演化方向判别模型考虑气候变化对经济社会需水量和可供水量的影响,计算出RCP4.5和RCP8.5两种未来气候情景下的各行政区的水资源可利用量和需水量,将水资源系统看作是灰色系统,把流域水资源系统的供水量和需水量作为序参量,结合信息熵理论建立了水资源系统演化方向判别模型,结果表明在RCP4.5和RCP8.5情景下,流域水资源系统熵值变化很小,也就是水资源系统状态变化不明显,和初始水资源系统的状态基本保持一致。(3)提出气候变化下水资源系统承载力模型和预警等级定义流域水资源系统动态承载力,建立了气候变化下流域水资源系统动态承载力计算模型,并以水资源承载力超载度I作为承载力预警指标,结果表明流域水资源系统超载度在RCP4.5情景下明显高于RCP8.5情景,流域内水资源系统在RCP4.5情景下有20%的年份出现了超载,而RCP8.5未发生超载。根据预警等级划分标准,在RCP4.5情景出现五次流域范围内的预警;在RCP8.5情景下未出现流域范围的预警,只是十堰区和安康区未来情景下出现多次蓝色及以上预警。综上所述,本文建立的气候变化下的水资源系统演化方向判别模型和承载力预警方法可以很好的反映出不同气候情景下水资源系统变化状态,对未来水资源系统的适应性调控和极端气候条件的及时预警提供可靠依据。
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