基于swat模型的气候变化对水资源影响研究

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1、第一章引言第一章引言1.1研究目的和意义水是生命之源，是支撑全球社会经济发展的不可替代资源。随着人口和经济的快速增长，工业、农业和生活用水量不断增加，水资源供需问题日益严峻。目前，全球的水资源都面临着水量减少，水质变坏的危机，水资源危机将导致生态系统恶化和生物多样性被破坏，严重威胁人类的生存。水资源变化受气候变化和人类活动两方面的影响。其中，气候变化对水资源的影响主要是全球变暖和降水变化。20世纪80年代以来，许多气候学家对全球气候变化作了不少研究，指出在过去的100年里，全球平均温度上升了0.3~0.6°C[i'2】。伴随气候平均态的变化，极端气候事件如强降水和干旱

2、事件的发生频率可能会发生变化。未来全球的气候变化将改变大气降水的空间分布和时间变异特性，改变水资源的空间配置状态，进一步加剧部分流域的水资源供给压力【3'4'5],直接影响到水资源稀缺地区的可持续发展。而人类活动对水资源的影响往往是与土地利用/覆被变化及其伴随变化相联系的，一般它会在两种方式上影响水循环：一是纯粹的土地利用/覆被变化(LUCC)导致区域的蒸散（发）改变；二是引水灌溉、水库洼地蓄水、水保工程、人畜饮水等所导致的净消耗水量变化，这两种方式都将以有效或无效蒸发的方式影响水循环的时间与空间分布【6】。水循环深刻的影响着生态系统的结构和演变，在地圈-生物圈-大气圈的

3、相互作用中具有举足轻重的地位，水文模型是模拟流域水文过程和认识水文规律的非常重要的工具，在流域产汇流计算、洪水分析、洪水预报及水资源的优化配置和调节中具有重要的意义。水文模型研究工作开始于20世纪50年代，至今己有半个多世纪的时间，模型也由最初的经验模型发展到现在的分布式水文模型。相对于传统的经验模型和概念模型，具有物理意义的分布式水文模型（如SWAT等)，对水文物理过程的时空变化给出了更贴近真实过程的描述，这使得模型模拟精度更高，结果也更为可靠。同时，本文选用的SWAT模型能在资料缺失地区建立模型，适用范围更加广泛。近年来，气候变暖趋势愈加严重，全球极端气候事件频发，我

4、国多处省市发生严重旱情，对人民生活和经济发展造成重创。虽然目前西北地区并无严重旱情发生，但是由于地理环境因素，西北地区历来水量就相对偏少，是典型的干旱区域。因此研究气候变化对当地水资源的影响，对合理制定和调度水资源，保证当地用水安全具有重要意义。本文选择1南京信息工程大学硕士学位论文的研究区开都河流域是塔里木河流域的一个子流域，常与孔雀河流域并称开——孔流域，包括焉耆、和静、和硕和博湖等县，流域面积2.2X104km2,流域内有我国第一大亚高山高寒草甸草原——巴音布鲁克草原，草原上还有我国唯一的国家级天鹅保护区——"巴音布鲁克天鹅湖自然保护区"。开都河是巴州境内最大的

5、一条内陆河，被誉为巴州的"母亲河"，是我国最大的内陆淡水湖博斯腾湖最主要的补给源，是伊舉、巴州等地州经济发展和人类生活的重要水源保障，对塔里木河下游生态系统和环境有着重要作用。因此本文以开都河流域为例，基于气候变化的大环境，研究水资源的变化具有重要意义。本文将利用卫星资料、水文资料和气象资料，结合GIS和RS技术，建立开都河流域的SWAT水文模型模拟当地径流变化，以分析研究气候变化对开都河流域水资源的影响，从而为本地区水资源可持续利用与发展提供重要的科学依据。1.2国内外研究进展1.2.1气候变化对水资源影响研究进展气候变化对水资源的影响研究国外开始于20世纪70年代后期

6、，1977年美国国家研究协会(USNA)组织了相关会议讨论气候、气候变化和供水之间的相互关系和影响[7]。1979年，部分学者在瑞士召开的"世界气候大会"上也曾呼吁开展这方面的研究工作[8]，但都未引起重视。直到80年代中期，温室效应对水资源的影响才逐渐开始被国际水文界重视并讨论。1985年，世界气象组织出版了气候变化对水文水资源影响的综述报告，并推荐了一些检验和评价方法，随即又出版了水文水资源系统对气候变化的敏感度分析报告【9]。1988年联合国环境规划署和世界气象组织共同组建了IPCC(IntergovemmentalPanelonClimateChange),其主要

7、任务是为政府决策者提供气候变化的科学基础，以保证决策者能认识人类对气候系统造成的危险并及时的采取相应对策。20世纪90年代以来，气候变化对水文水资源的影响得到广泛重视，相应的研究工作也快速增加，许多国家的科学机构和科学家都参与了国际地圈和生物圈计划(IGBP)及全球能量与水循环试验计划(GEWEX)。同时，水文学家也开始注意环境变化中土壤-植物-水的全球性研究[ie'iil。到了21世纪，气候变化成为IAHS-PUB、FLOODDEFENCE2002等国际会议的主要议题。国际上对气候变化的研究不再仅局限于对水文、气象、生物、物