水资源综合评价及水资源演变规律研究

论文摘要

水资源作为自然资源的重要组成部分，近几十年来，其循环过程逐渐受气候变化以及日益加剧的人类活动等多种扰动因素的影响。流域水资源的动态变化及其对气候以及人类活动的敏感性使得水循环成为极其复杂的过程。因此有必要评价变化环境下水资源量，研究水资源在人类活动和自然因素影响下的规律。本文针对目前水循环特征开展两个层面的研究：一是水资源综合评价的理论和方法，二是水资源演变规律。主要研究内容如下： 论文首先概述了水资源评价的研究进展，追述了水资源演变规律的研究历程，分析了当前水资源评价和水资源演变规律存在的问题，指出分布式水文模型可为评价流域水资源量、掌握流域水资源演变规律研究提供技术支持。论文概括了作为水科学研究手段的分布式水文模型的发展历程。 论文在总结前人经验的基础上，提出了水资源综合评价的理论和方法，包括层次化水资源、循环效用以及动态评价。论文探讨了流域水循环的演化特征。在此基础上，建立了分析模型研究流域水循环要素时空演化的基本规律，主要包括：采用R／S方法分析随机性，谱分析法分析周期性，Kendall秩相关法分析趋势性，T方法分析突变性，有序聚类法分析跳跃性。为研究气候、下垫面条件和人工取用水3个主要驱动因子对水循环的影响，本文应用二元水循环模型，采用情景分析法分析。 在分析天然-人工二元水循环系统的基础上，论文介绍了二元水循环模型，该模型耦合了WEP-L分布式水文模型和集总式水资源调配模型。 以伊洛河流域为实例研究，构建了二元水循环模型。在分析模型不确定性基础上，对灵敏度较高的地表洼地最大储留深、含水层的导水系数、土壤最大含水率、河床材料导水系数等四个参数进行优选，进行模型率定。模型验证结果表明，模型构造合理，验证结果也比较理想，模型适用于伊洛河流域研究。应用该模型，对伊洛河流域水资源进行了综合评价，使人们对伊洛河的水资源有了一个全面科学的了解。论文进一步研究了伊洛河流域45年的水资源演变规律，得出了该流域的主要特征。论文利用模型分析了该地区气温和降水，下垫面条件，人工取用水对水循环的影响。 论文的最后给出了研究工作的主要结论和存在问题的讨论。指出了所提出的在高效和低效水量、生态和经济服务量以及进行水资源演变规律分析中存在的不足；水资源演变非常复杂，还有很多问题需要今后深入研究。 本文系统全面的实例研究，充分证明了理论基础、模型方法、计算过程的科学性，本文提出的水资源评价方法和对水资源演变规律的系统分析，相信能够为今后的水资源

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 研究目的和意义
• 1.2 水资源评价研究进展
• 1.2.1 国外研究进展
• 1.2.2 国内研究进展
• 1.2.3 存在的问题
• 1.2.4 未来发展趋势
• 1.3 水资源演变规律研究进展
• 1.3.1 研究进展
• 1.3.2 主要存在的问题
• 1.4 分布式水模型的应用研究进展
• 1.4.1 分布式水文模型研究进展
• 1.4.2 大尺度分布式水文模型研究进展
• 1.4.3 主要存在的问题
• 1.5 研究内容和技术路线
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 研究路线
• 1.6 论文主要创新点
• 1.7 小结
• 第二章 基于二元水循环理论的水资源综合评价
• 2.1 二元水循环理论
• 2.1.1 天然水循环系统
• 2.1.2 天然—人工“二元”水循环系统
• 2.2 基于二元水循环理论的水资源综合评价
• 2.3 层次化水资源评价
• 2.3.1 水资源
• 2.3.2 水资源属性
• 2.3.3 水资源评价准则
• 2.3.4 广义水资源量
• 2.3.5 狭义水资源量
• 2.3.6 国民经济可利用量
• 2.4 循环效用评价
• 2.4.1 生态服务量和经济服务量评价
• 2.4.2 高效水量和低效水量评价
• 2.5 动态评价
• 2.6 主要研究方法
• 2.6.1 天然水循环模拟
• 2.6.2 人工侧支循环模拟
• 2.6.3 天然-人工“二元”水循环系统模拟
• 2.6.4 基于流域二元水循环过程模拟的水资源综合评价
• 2.7 小结
• 第三章 水资源演变规律方法研究
• 3.1 流域水循环演化的主要特征
• 3.1.1 确定性和随机性
• 3.1.2 周期性和非周期性
• 3.1.3 趋势性和跳跃性
• 3.2 分析方法
• 3.2.1 随机性分析
• 3.2.2 周期性分析
• 3.2.3 趋势性检验
• 3.2.4 突变性检验
• 3.2.5 跳跃性检验
• 3.3 流域水循环驱动因子分析
• 3.3.1 气候因子
• 3.3.2 下垫面条件
• 3.3.3 人工取用水
• 3.3.4 研究方法
• 3.4 小结
• 第四章 二元水循环模型的构建
• 4.1 概述
• 4.2 分布式水文模型
• 4.2.1 模型结构
• 4.2.2 水循环系统各要素过程的模拟
• 4.2.3 能量循环过程的模拟
• 4.2.4 空气动力学阻抗与植被群落阻抗
• 4.2.5 土壤水分吸力关系与非饱和导水系数
• 4.2.6 WEP模型的模拟步骤
• 4.2.7 模型流程图及模块说明
• 4.3 集总式流域水资源调配模型构建
• 4.4 二元水循环模型
• 4.5 小结
• 第五章 伊洛河流域二元水循环模型构建
• 5.1 研究区概况
• 5.1.1 流域的位置和范围
• 5.1.2 地形与地貌特征
• 5.1.3 土壤类型与分布
• 5.1.4 气候
• 5.1.5 社会经济情况
• 5.2 基础数据准备和处理
• 5.2.1 水文气象
• 5.2.2 地表高程信息
• 5.2.3 河网
• 5.2.4 土地利用\覆被
• 5.2.5 土壤信息
• 5.2.6 水文地质
• 5.2.7 水利水保工程
• 5.2.8 社会经济及供用水信息
• 5.3 参数初值确定
• 5.3.1 地表面及河道系统参数
• 5.3.2 植被等地表覆盖物参数
• 5.3.3 土壤参数确定
• 5.3.4 地下水含水层参数
• 5.4 参数率定
• 5.4.1 灵敏度分析
• 5.4.2 率定效果评价指标
• 5.5 模型验证
• 5.6 模型的输出数据
• 5.7 小结
• 第六章 伊洛河流域水资源综合评价
• 6.1 层次化评价
• 6.1.1 狭义水资源
• 6.1.2 广义水资源
• 6.1.3 国民经济可利用量
• 6.2 循环效用评价
• 6.2.1 生态服务量和经济服务量
• 6.2.2 高效水量和低效水量
• 6.3 动态评价
• 6.4 小结
• 第七章 伊洛河流域水资源演变规律研究
• 7.1 伊洛河流域水循环演化特征
• 7.1.1 随机性分析
• 7.1.2 趋势性检验
• 7.1.3 突变性检验
• 7.1.4 跳跃性检验
• 7.1.5 周期性检验
• 7.2 气候因子对水循环的影响
• 7.2.1 气温对水文水资源的影响
• 7.2.2 降水对水资源的影响
• 7.2.3 综合影响
• 7.3 下垫面对水资源的影响
• 7.3.1 综合影响
• 7.3.2 单项措施对水资源的影响
• 7.4 人工取用水影响因子分析
• 7.5 小结
• 第八章 主要研究结论与讨论
• 8.1 研究成果与主要结论
• 8.1.1 研究成果
• 8.1.2 主要结论
• 8.3 存在的问题及讨论
• 8.4 小结
• 参考文献
• 攻读博士期间发表的文章
• 攻读博士期间参加的科研项目
• 攻读博士期间获得的奖励
• 致谢