随着工业化及城市化进程引起的温室效应的加剧,气候变化及其引发的水文水资源效应将成为跨流域调水工程需要考虑的重要因素。作为针对中国北方地区水资源短缺问题而兴建的的重大战略性基础设施,南水北调中线工程纵穿长江、淮河、黄河、海河四大流域,设计年调水规模140亿m~3,供水面积达145万km~2,受益人口4.38亿人。在未来水资源愈发紧张的预期之下,南水北调中线工程水资源的高效合理配置需要展开气候变化情景下水源地可调水量的研究。另外,气候变化在影响水源区可调水量的同时,也通过影响水源区与受水区间丰枯遭遇从而对供水的安全性和稳定性产生影响。本文以南水北调中线工程及其典型受水城市郑州为研究对象,在收集水源区及受水区气象、径流、数字高程、土壤、土地利用、供用水等数据资料的基础上,采用SWAT模型构建汉江中上游的分布式水文模型。并统计丹江口水库的历史入库径流过程、调度规则、下渗蒸发等资料,通过建立库区逐时段水量调度模型计算中线工程可调水量。采用Coupla函数构建水源区可调水量与受水城市水资源缺口的联合分布模型,进行南水北调线中工程运行中水源区和受水城市丰枯遭遇概率及供水风险研究。论文主要研究内容及结论如下:(1)以区域DEM数字高程数据、土地利用数据、土壤数据、气象数据为数据基础,构建了南水北调中线工程水源区丹江口水库的集水区——汉江上游的SWAT分布式水文模型,采用SWAT-CUP的SUFI-2优化算法对参数进行全局敏感性分析,得出高敏感度参数并进行率定。径流模拟结果显示,率定期2006~2010年模拟月流量趋势和实测趋势吻合程度较高,二者相关系数R~2达到0.93,效率系数NSE达到了0.92,相对误差达到0.93。验证期2011~2013年间模拟精度也没有太大的下降,效率系数NSE和相关系数R~2达到了接近0.9的乙等,相对误差Re达到了8.8%,表明SWAT模型在汉江上游有着较好的适用性。(2)从第五次评估报告依托的46个全球气候模式中,选择BCC-CSM1.1、CSIRO-Mk3.6.0、MIROC-ESM和NorESM1-M四种时间空间尺度精确度高、气候情景模拟全面的气候模式,建立基覆盖汉江流域GCM数据节点的多元回归降尺度模型,以2006~2017年间各气候模式的气候模拟成果与实测数据对比,遴选出拟合度最高的CSIRO-Mk3.6.0气候模式作为后文中构建水文及水量调度模型的数据基础。使用汉江上游SWAT水文模型对2006~2100年间四种典型浓度路径(RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0、RCP8.5)下的径流过程进行模拟。结果显示,四种排放情景下,丹江口水库入流量在21世纪均呈上升趋势。总体年内分布的不均匀性由低排放情景向高排放情景递增。(3)依照丹江口水利枢纽的水量调度规程,考虑“优先保证南水北调工程供水”、“优先保证保持汉江中下游社会经济和生态用水”、“两者兼顾”三种不同调度方案,建立水量调度模型,对上游来水、中线工程调水量、下泄水量、水源区取水量、损失水量等各项进行逐时段演算,从而确定调水量序列。结果显示,相比于中线工程低优先级的供水方案,高优先级方案的可调水量占总来水量的比例多出4%左右。对1961~2001的历史序列中对可调水量进行计算,显示呈约20年为一周期的波动趋势。对气候情景下2006~2010年可调水量的计算显示,各情景下可调水量在21世纪都呈上升趋势。RCP2.6以上的高排放情景下,可调水量随排放负荷升高而升高,低温室气体负荷的RCP2.6情景下可调水量高于中等排放情景。(4)以郑州为研究区域,以2006~2030年社会经济发展规划,水资源开发利用规划,全球气候模式预测成果的基础上,进行不同气候情景下受水城市水资源量缺口与中线工程可调水量的丰枯遭遇分析。结果显示,水源地与郑州市缺丰、平平、裕枯三种有利遭遇情形合计概率接近47%,缺枯和裕丰遭遇两种不利遭遇情形合计概率约20%,缺平、平丰、平枯、裕平四种中性遭遇情形概率接近33%。而温室气体排放强度的提高将提高不利丰枯遭遇情形的概率。