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近年来,作为我国社会经济飞速发展的一个缩影,太湖流域经济发展迅猛,流域内国民生产总值已接近全国总国民生产总值的15%,此外,太湖流域城市化进程也极为迅速,直接导致了流域内土地覆被发生了极大的变化,昔日河网密布的江南水乡逐渐被高楼林立、道路宽阔的现代化城市所取代。下垫面条件的变化致使流域的产汇流特性也随之发生改变,流域面临的洪水威胁并没有随着日趋加强的城市防洪体系而减小。在人类活动和气候变化的双重影响下,太湖流域的洪水特性已经并将继续发生显著的变化,洪水灾害日趋频繁、洪灾损失越来越大。流域洪水风险在未来10年、20年,以致50年中是否会继续增长,这一增长的风险是否会影响到经济与社会的可持续发展。如果这一长期的倾向持续下去,应该采取怎样的治水方略对应。诸如此类问题迫切需要从理论上作出解释和回答.因此,研究人类活动和气候变化对防洪形势的影响,认识大洪水的成因,并在此基础上形成对太湖流域未来防洪情景的新认识,是太湖流域防汛抗旱工作的重大需求,也是国家防汛抗旱工作的重大需求。 为探讨太湖流域洪水风险对气候变化及人类活动的响应,本论文基于情景分析技术,引入技术预见的概念,针对太湖流域特点,发展适合流域的社会经济情景;将太湖流域分为山区和平原区,分别构建分布式水文模型VIC和水动力学模型ISIS,结合区域气候模式PRECIS输出的气候变化情景,对太湖流域洪水位进行水文-水动力学模拟,设计不同情景方案,定量分析不同情境组合下太湖流域洪水风险演变规律,进而提出流域洪水风险适应性对策。本论文的主要结论如下: (1)上游山区划分为9个子流域,并基于典型流域的参数率定结果以及太湖局提供的上游山区19个节点流量过程,生成上游山区对平原区的边界入流,对1999年6月-8月进行了模拟,结果表明,各个节点的流量过程与太湖局提供的数据基本吻合,湖西和浙西山区的总来水量的模拟相对误差分别为9.73%和-11.18%,N-S效率系数达到81%和72%,对于1999年这样的特大洪水来说,此结果较为满意,说明VIC模型可以作为进行未来洪水情景分析的工具。平原区净雨计算考虑了不同下垫面条件对降雨径流关系的影响,模拟了平原16个分区的1999年6月-8月的净雨过程,与太湖局提供的数据基本符合,总净雨量的相对误差控制在±7%以内.结果较为满意. (2)平原区河网概化为795条河道,2394个河道断面以及111个闸门,构建平原区ISIS水力学模型,对太湖流域洪水进行情景分析,结果表明,未来时期(2021-2050年),平原区下垫面不透水面积增加显著,水田、旱地和水面的面积均呈减少趋势:太湖汛期最高水位和平均水位较基准期(1961-1990年)均显著升高,未来诱发同量级太湖最高水位的暴雨重现期将显著减小,太湖流域未来大洪水的发生可能更趋频繁。 (3)针对IPCC采用的A2、B2及我国国家规划NP等三种情景,开发了太湖流域未来2020-2050年社会经济情景数据。借鉴IPCC采用的降尺度方法将国家层次的社会经济情景降尺度到区域层次,并对人口和GDP等原有情景的数据进行了修正和扩充;根据不同情景下政府政策的干预程度,对不同情景下未来农业土地利用面积的变化进行了预估:根据资产评估涉及的不同指标的未来趋势,对不同情景下的家庭资产和商业资产进行了预估;对太湖流域8个城市的人口总量、人均GDP、农业土地利用面积、家庭资产、商业资产(分第一、第二、第三产业资产以及基础设施)等关键指标分A2、B2、NP三种情景预估了至2050年的变化。 (4)基于开发的社会经济情景和气候变化情景,开展太湖流域未来洪水风险情景分析的研究。对太湖流域未来洪水风险情景方案进行描述与设计。综合考虑了不同经济发展模式下,受气候变化(降雨量增加、海平面上升等)、下垫面条件变化(土地利用方式改变、地面沉降等)的影响,太湖流域至2050年不同重现期洪水水灾损失以及年平均风险的变化;并定量分析了太湖流域防洪工程体系的完善对洪水风险的影响。同时定性分析了非工程措施对进一步减轻流域中超标准洪水风险的重要性,进而提出应对流域未来洪水风险变化的适应性对策。