岩溶区流域径流对未来气候及土地利用变化的响应研究

作     者：邓娟 

作者单位：广西大学 

学位级别：硕士

导师姓名：莫崇勋;张丽萍

授予年度：2022年

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 08[工学] 081501[工学-水文学及水资源] 0815[工学-水利工程] 0706[理学-大气科学] 

主      题：FLUS模型 ASD模型 SWAT水文模型 未来气候变化 未来土地利用变化 径流响应 澄碧河流域 

摘      要：气候和土地利用变化是影响径流演化的主要因素,根据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次报告指出,未来径流演化将持续受其因素的影响。相比普通流域,岩溶区流域由于特殊的喀斯特地貌,径流演化更为复杂且更易受外部环境变化的影响。因此,本文以广西典型岩溶区流域——澄碧河流域为例,开展未来气候和土地利用变化下岩溶区流域径流响应研究。论文主要研究工作及成果如下:（1）基于澄碧河流域2020年土地覆盖数据,采用FLUS模型对未来SSPs1-2.6、SSPs2-4.5和SSPs5-8.5情景下2030s、2060s和2090s的土地利用进行预测。结果表明:SSPs1-2.6情景下土地利用发展最不稳定,综合土地净变化参数M从6.48%提高至29.43%;SSPs2-4.5情景下M从5.21%降低至2.04%;SSPs5-8.5情景下M从6.73%降低至0.21%。（2）基于Can ESM5气候模式,采用ASD模型对澄碧河流域未来SSPs1-2.6、SSPs2-4.5和SSPs5-8.5情景下2023～2100年日降水量、日最高和日最低气温进行预测。结果表明:基准期1963～2019年的多年平均面降水量为1341.2mm,未来3种情景下年均面降水量均有增加,分别增至1495.8mm、1496.6mm和1534.7mm;在未来3种情景下年均降水量相对于基准期在空间上均表现出上游区域减少、下游西南区域大幅增加的变化趋势,其中在SSPs5-8.5情景下年均降水量变化最大且时空分布差异性最为明显,上游降幅为10.17%,下游增幅为120.03%;基准期年均日最高和日最低温度分别为27.37℃和18.51℃,未来3种情景下年均日最高和日最低温度分别呈现升温与降温现象,其中日最高气温升至27.54℃出现在SSPs5-8.5情景,日最低气温降至18.40℃出现在SSPs1-2.6情景。（3）基于未来土地利用和气候数据,采用SWAT模型对流域未来2025～2100年径流响应进行预估。结果表明:以流域出口断面坝首站为例,年径流方面,基准期2002～2019年的年均径流深为839.4mm,未来年均径流深均呈增长趋势,特别是SSPs5-8.5情景下最高增至1237.7mm,增幅达47.5%;月径流方面,未来前汛期和主汛期的年均径流深相对于基准期呈降低趋势,后汛期和非汛期的年均径流深呈增长趋势,特别是SSPs5-8.5情景下主汛期径流深（290.1mm）相对于基准期（525.6mm）减少了44.80%;洪枯径流方面,基准期最大1d和最大5d径流深分别为16.2mm和64.9mm,最小1d和最小5d径流深分别为0.1mm和0.6mm,未来年均洪水径流深降低,枯水径流深增加,特别是在SSPs5-8.5情景下,最大1d和最大5d径流深分别降低至11.6mm和34.9mm,最小1d和最小5d径流深分别增加至0.2mm和1.0mm。（4）澄碧河流域水文规律已发生显著改变,流域管理机构在未来水资源开发利用中应充分考虑气候和土地利用变化对其产生的影响。建议及时调整水利工程设施的分期汛限水位并加强洪涝灾害的监测与预报工作;同时在流域内设置生态环境保护区、建设保水和保土工程项目并合理控制流域内城市建设的发展速度。