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水是人类文明衍生的源泉,是社会发展的物质基石,人类的生存发展离不开水的滋养。在我国大部分地区,河川径流是人类获取水资源的重要来源。然而,近年来随着我国人口的增长、经济的快速发展和城市化进程的加快,加之全球气候变化的不确定影响,使得与水资源相关的各种问题日益凸显。沙颍河是淮河最大的支流,流域内人口众多,工农业发达,水库、水闸等水利工程众多,水资源开发利用程度高。近年来干旱、洪涝频繁发生,河道断流或干涸现象时有发生,部分河道水体污染及富营养化状况严重。因此,有必要摸清沙颍河流域水文气象要素演变规律,并建立适用于多闸坝地区的流域水文模型,对气候变化条件下的径流响应进行研究。 本文基于1956~2014年的历史数据,系统剖析了沙颍河流域降水、气温及径流的时空演变特征,并将实测径流与天然径流进行对比分析。随后利用SWAT建立了考虑闸坝调度影响的沙颍河流域分布式水文模型,并通过多站点参数敏感性分析、校准和验证等过程,使模型适用于该流域。最后将气候变化情景作为模型输入,得到不同气候变化情景下的径流响应。研究结果可为沙颍河流域水资源管理提供依据和支撑。主要研究内容包括以下几个方面: (1)水文气象要素时空演变特征分析。收集沙颍河流域内代表站点的降水、气温、径流资料,采用统计分析的方法,对沙颍河流域的水文气象要素年际、年内及空间变化特征进行分析,找到其变化规律,为下文的研究打下基础。对于径流,分别分析天然径流及实测径流的年际变化规律及年内分配特征,并对二者进行对比,可直观看出人为因素对径流的影响情况,为流域水资源的开发、利用及优化配置提供依据。 (2)沙颍河流域SWAT模型构建。介绍了SWAT模型的结构和原理,其中详细介绍了水库处理方法。收集沙颍河流域的气象、DEM、土地利用、土壤属性数据,并进行整理转换,建立模型数据库。详细介绍了模型建立过程,在此过程中收集流域内的水库和水闸的相关资料,作为水库模块加入到模型中,充分考虑水库和水闸的调度作用。 (3)模型校验与效果评价。在已经构建好的模型基础上进行初步模拟,采用 LH-OAT法分别对白龟山、周口、阜阳三个站点的月径流序列进行参数敏感性分析。基于敏感性分析结果,以1961年为模型预热期,1962~1970年为校准期,使用SWAT-CUP分别对三站点参数进行率定,将率定出的参数集分别带入模型,以1971~1980年为验证期,检验模型在流域的适用性。 (4)气候变化条件下的径流模拟与预测。采用情景假定法,设置不同的降水和气温变化情景,并两两组合,构成25种气候变化情景,带入校验过的模型,得到不同情景下径流的响应情况。基于NEX-GDDP数据集获取未来气候情景,带入模型得到沙颍河流域在BCC-CSM1-1模式的RCP4.5排放情景下2021~2050年的径流,并与基准期径流进行对比分析,获取沙颍河流域未来径流变化特征,为流域水资源管理提供依据和支撑。