气候变化对滦河流域径流的影响

作     者：王腾飞 

作者单位：南京信息工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：苏布达

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 081501[工学-水文学及水资源] 0815[工学-水利工程] 

主      题：滦河流域 气候变化 CCLM区域气候模式 标准降水蒸散指数 HBV水文模型 

摘      要：滦河是海河流域四大水系最北的一支水系,同时是华北地区第二大独立入海的河流,是海河地区水资源较充裕的地区,曾经承担着为环渤海地区津唐等地供水的重任,至今仍是这些地区重要的水源备用地,此外潘家口和大黑汀两大水利枢纽也是华北地区重要的电力供应基地和蓄洪调洪的重要水利设施。本文将利实测的气象和水文数据分析分析了滦河流域50年以来的气候变化和滦河干流径流变迁趋势,并采用标准降水蒸散指数(Standardized precipitation evapotranspiration index, SPEI)对滦河流域的干旱演变进行研究。然后利用分辨率为0.5。×0.5。的区域气候模式CCLM对流域未来30年的气候变化及干旱演变进行预估,最后利用气候模式输出数据驱动HBV水文模型,预估流域未来的径流变化趋势。文章的主要结论如下： (1)1961-2010年,滦河流域年平均气温8.59。C,变化倾向率为0.28。C/10a,呈显著上升趋势(显著性水平α=0.05),平均年降水量567mm,线性趋势为-18mm/10a,呈下降趋势,但不显著。空间分布上气温自西北向东南递增,降水也顺应增加,全流域整体趋向暖干化,下游更为显著。 (2)1961-2010年,滦河流域趋向干旱化,干旱事件的发生频次和强度均在1995年突变后显著增强;滦河流域干湿变化的主周期是14年。空间分布上,过去50年来滦河流域下游地区较上游更为干,干旱化趋势上下游地区更为显著(通过0.01显著性水平检验)。 (3)区域气候模式CCLM可以很好的模拟滦河流域气候变化的时空演变规律。利用CCLM输出的预估数据对滦河流域2011-2040年RCP4.5情景下的气候变化规律进行预估,滦河流域未来30年平均气温为9.5℃,年平均降水544mm;流域整体仍将呈现暖干化的趋势。空间分布上流域中游地区将成为暖干变化显著的地区。滦河流域未来30年的干湿演变过程呈现先湿后干的趋势。空间分布上,流域大部分地区将由湿变干旱。21世纪30年代中期后,滦河可能面临严峻的干旱问题挑战,干旱事件发生频次增加,严重程度增强。 (4)利用区域气候模式CCLM输出的数据驱动HBV水文模型。率定和验证的结果显示HBV模型对滦河干流的径流过程的模拟能力良好,其中对流域丰水期的模拟效果要优于枯水期。而Rcp4.5情景下,2011-2040年滦河干流变化趋势呈不显著减少。2037年是滦河干流年径流的突变年(突变显著性水平通过显著性水平a=0.05的显著性检验),径流减少的趋势愈加显著,正与滦河地区干旱突变年份相同。对年降水,年平均气温,年SPEI指数和年径流进行相关分析发现,滦河流域气候变化会显著影响流域的干湿演变;与年径流分别呈正负相关关系(相关不显著)。