基于分布式水文模拟的汉江上游干旱评估研究

论文摘要

我国是水资源短缺型国家,历史上干旱灾害频繁。近年来,随着社会经济发展带来的用水需求增加,以及受全球气候变暖影响,干旱缺水问题越来越严重,已经成为制约我国社会经济快速发展的重要因素之一。加强干旱评估研究,是提高当前抗旱减灾科技水平的迫切需要。本论文选择汉江流域上游为研究对象,以分布式水文模型—GBHM模型为基础,借助于数字高程数据及相关地理信息,对汉江流域上游降水—产汇流过程进行分布式水文模拟,并利用模拟获得的各项水文要素结果与干旱评估指标结合起来,开展汉江流域上游干旱评估方法研究。论文研究内容主要包括以下三个部分:(1)建立基于物理机制的流域水文过程的分布式模拟。以汉江流域上游为研究对象,利用DEM(数字高程模型)及相关的土壤、土地利用方式和植被指数等地理信息,基于地形地貌特征,从流域水文循环过程的角度,构建具有物理机制的网格单元式分布式水文模型,完整地模拟流域日水文过程,获悉流域内地表水、土壤水及蒸发、径流等水文要素的空间分布状态和随时间的变化过程。(2)基于分布式水文模拟的干旱评估模型研究。直接利用分布式水文模拟获得的各项水文要素信息,采用降水距平指标、干湿指标、土壤含水量指标、径流距平指标等干旱评估指标对汉江上游典型年的旱情发展过程进行评价,并对比分析这些指标的优点和不足。(3)汉江上游流域干旱评估机制研究。根据汉江流域上游干旱指标评价结果,分别从干旱制度建设、干旱体制研究以及干旱执行机构建设三方面探讨建立汉江上游干旱评估机制。通过本论文研究,不仅掌握了如何利用分布式水文模型来模拟汉江流域上游水文过程的建模方法和技术途径,而且尝试利用模拟获得的各项水文要素信息,并结合各类干旱指标,对汉江流域上游典型年的干旱事件发展过程及其旱情状况变化进行了多角度的评估。研究结果表明,这种结合方式和评估方法,能够定量地描述干旱的空间分布特征和随时间的演变态势,能够为干旱的应急管理提供准确的灾情评估,并能实现对旱情发展变化过程的动态评估。基于此评估方法和技术而建立起来的干旱评估和应急机制,可以为抗旱减灾和干旱应急管理提供一定的技术支持。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 干旱评估研究进展
• 1.2.1 干旱定义概述
• 1.2.2 干旱评估指标分类
• 1.2.3 国内外干旱评估研究现状
• 1.2.4 我国干旱评估研究目前存在的问题
• 1.2.5 主要发展趋势
• 1.3 论文的主要工作
• 第2章 研究区概况及资料整理分析
• 2.1 汉江上游流域概况
• 2.2 汉江流域上游基础数据资料
• 2.3 流域空间离散及子流域划分
• 2.4 网格内参数化方法
• 2.5 气象数据的时空展布
• 2.5.1 空间插值方法
• 2.5.2 时间插值方法
• 第3章 GBHM分布式水文模型原理及模拟方法
• 3.1 流域地貌特征与水文模拟
• 3.2 GBHM模型结构
• 3.3 汇流区间—山坡单元概化
• 3.4 山坡单元水文过程数学物理描述
• 3.4.1 植被冠层降雨截留
• 3.4.2 地表融雪估算
• 3.4.3 潜在蒸散发量和实际蒸散发量估算
• 3.4.4 非饱和带土壤水分运动
• 3.4.5 坡面汇流计算
• 3.4.6 潜水层与河道之间流量交换
• 3.5 河道汇流计算
• 3.6 模型采用的参数
• 第4章 干旱评估指标
• 4.1 降水距平百分率
• 4.2 干湿指标
• 4.3 土壤相对含水量
• 4.4 径流距平指数
• 第5章 汉江上游干旱评估结果分析
• 5.1 模型率定及验证
• 5.2 降水距平百分率计算结果
• 5.3 干湿指标计算结果
• 5.4 土壤相对含水量计算结果
• 5.5 径流距平指数计算结果
• 5.6 结果比较分析
• 第6章 汉江上游干旱评估机制探讨
• 6.1 外部环境制度的建设
• 6.2 内部体制的构建
• 6.3 执行机构的组建
• 第7章 结论与展望
• 7.1 研究成果
• 7.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢