【摘 要】
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近年来,气候变化的累积效应日趋显著,受到世界各国政府和学者的密切关注,而水文循环作为气候系统的重要响应单元,受气候变化影响尤为显著。泾河流域地处我国干旱半干旱地区,相比湿润地区对水的依赖更大,也更易遭受气候变化带来的不利影响。泾惠渠灌区是一个从泾河自流引水灌溉的大型灌区,始于公元前246年战国时代秦国修建的郑国渠,是陕西省重要的粮农基地和第一处世界灌溉工程遗产,对陕西省乃至全国的粮食安全以及水文化
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近年来,气候变化的累积效应日趋显著,受到世界各国政府和学者的密切关注,而水文循环作为气候系统的重要响应单元,受气候变化影响尤为显著。泾河流域地处我国干旱半干旱地区,相比湿润地区对水的依赖更大,也更易遭受气候变化带来的不利影响。泾惠渠灌区是一个从泾河自流引水灌溉的大型灌区,始于公元前246年战国时代秦国修建的郑国渠,是陕西省重要的粮农基地和第一处世界灌溉工程遗产,对陕西省乃至全国的粮食安全以及水文化建设都具有重要意义。本文聚焦气候变化条件下泾惠渠灌区水文过程与水库调度问题,通过模拟分析未来时期气候变化下泾河流域的天然径流变化,以及泾惠渠灌区灌溉需水对气候变化的响应强度变化,厘清了未来时期的极端来水条件和灌区水需求,并基于此开展了灌区供水水库的模拟调度,探讨了不同联合调度条件下的灌区供水风险。本文取得的主要研究成果如下:（1）集成CanESM2全球气候模式、SDSM统计降尺度模型及SWAT流域水文模型对泾河流域未来30年（2021-2050年）最高气温、最低气温、降水量及径流量实施了模拟预测。结果表明,在RCP2.6和RCP8.5情景下,流域最高、最低气温均呈现上升趋势;年降水量变化趋势差异显著,RCP2.6情景下年降水量呈现明显的下降趋势,而RCP8.5情景下流域平均年降水量表现出缓慢的增加态势;受降水量趋势变化影响,流域出口站的年平均流量过程在RCP2.6排放情景下呈现显著下降趋势,而RCP8.5情景下表现为上升趋势。（2）耦合灌溉需水强度预测模型、积温度日模型、LSTM循环神经网络参考作物蒸散发模拟模型及T-M土壤水量平衡模型,对规划水平年（中期2035年,远景2050年）泾惠渠灌区主要农作物冬小麦和夏玉米的生育期、作物蒸散发量以及灌溉需水强度在气候变化下的演变进行了预测分析。结果表明,两种排放情景下,远景规划水平年冬小麦播种-越冬期和越冬-拔节期出现了明显缩短,中期和远景规划水平年夏玉米生育期各生长阶段时间间隔均呈现出明显缩短态势;规划水平年（中期和远景）冬小麦和夏玉米全生育期蒸散发量均显著增大,说明作物需水强度明显增强;虽然规划水平年灌区用水技术有了明显提升,但气温升高引起的农作物蒸散发量变大仍将导致灌溉需水强度的显著增强。（3）构建了泾惠渠灌区供水水库（群）优化调度模型,利用遗传算法分析了未来极端来水情景以及灌溉需水强度改变条件下的张家山-西郊水库（群）与东庄-张家山-西郊水库（群）的调度风险。结果表明,丰水年（P=5%）张家山-西郊水库供水量基本可以满足下游灌区灌溉用水需求,而枯水年（P=95%）水库供水保证率则略显不足;在丰水年来水条件下,RCP2.6情景下2-3月份和RCP8.5情景下3月份均出现了灌区供水量为0的极端情况,而枯水年水库供水量为0的情况更为普遍,说明当前张家山-西郊水库的调节能力不能很好地实现未来极端来水情况下的灌溉水资源合理调配;东庄-张家山-西郊水库联合调度结果表明两种排放情景下,无论是丰水年还是枯水年,泾惠渠灌区灌溉供水保证率均达到了100%,说明东庄水利枢纽工程建成后将极大地提升泾河流域的水资源调蓄能力,为泾惠渠灌区灌溉供水提供强有力的保障。
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