丹江口水库未来径流变化趋势预测研究

应用统计降尺度法将全球气候模式和两参数月水量平衡模型进行耦合，研究未来A2气候情景下丹江口水库径流变化趋势。首先应用统计降尺度法在CGCM2和HadCM3模式下分别预测未来汉江流域上游的月降水和气温情况，然后将它们输入两参数月水量平衡模型，模拟预测丹江口水库的月径流过程。结果表明，在CGCM2气候模式下，丹江口水库径流在2020s和2050s时段比近期减少，2080s时段比近期增加；在HadCM3气候模式下，丹江口水库径流在未来三个时段均比近期增加。     

三参数月水量平衡模型在丹江口水库控制流域的应用

基于水热平衡方程和流域蓄泄关系,建立了流域三参数月水量平衡模型,该模型概化了径流、降雨、蒸发和流域蓄水量之间的关系,并根据分区域汇流特点计算月径流量。利用该模型对丹江口上游7个子流域及全流域1977—1987年的月径流过程进行模拟和检验,率定期和检验期的确定性系数分别为0.85和0.80,径流总量相对误差分别为0.7%和0.2%。模拟和检验结果表明,所建模型具有较强的适用性,能较好地模拟丹江口水库控制流域及其各子流域的月径流过程,为建立丹江口水库月径流预报模型提供了可靠的技术途径。     

汉江流域半分布式两参数月水量平衡模型

为了评价气候变化对丹江口水库水资源的影响,在两参数月水量平衡模型的基础上,建立了汉江流域半分布式两参数月水量平衡模型.模型应用GIS技术分析流域土壤类型、土地利用、植被类型、流域划分、河流水系和测站位置共六大类地理特征,并建立模型参数与地理信息的相关和经验关系,进而对流域模型参数进行网格化.实例研究结果表明,两参数月水量平衡模型具有较高的模拟精度,其中半分布式模型模拟结果又优于集总式模型.     

汉江流域水文对气候变化的响应

利用两参数月水量平衡模型分析了汉江流域水文变量对气候变化的响应值。     

年楚河流域径流变化及其对气候变化的响应

采用雅鲁藏布江支流年楚河流域控制站日喀则水文站1956—2012年天然径流量资料以及同期气温、降水量逐月资料,分析了年楚河流域57 a降水、气温和径流变化特征;利用月水量平衡模型对年楚河流域逐月径流变化进行模拟,验证了月水量平衡模型在研究区的适应性。结果表明:年楚河流域逐月径流量变化相对平稳,年内分配极不均匀,汛期与枯水期径流量相差较大,汛期径流量占全年径流量的67%;对月水量平衡模型参数进行分析,认为年楚河径流敏感性模型参数主要为土壤水蓄水容量和直接径流系数;气候变化对径流影响的敏感性分析显示,降水量增加对径流的影响更大,气温升高对径流减少影响较小。     

气候变化情景下黄河天然径流预测研究

1961—2000年黄河天然径流量呈减小趋势,且径流变化与降水量变化过程基本一致。选用IPCC提出的A2、B2两种温室气体排放方案,并采用北京大学在黄河流域未来气候情景研究中的降尺度成果,以黄河流域未来气候情景模式和预测成果为基础,建立黄河水量平衡模型,预测黄河主要断面的未来天然径流量并分析其时空变化。结果表明:黄河径流量2050年将减少29.3亿～61.1亿m3,2100年将减少42.2亿～71.2亿m3;从空间分布来看,上游兰州以上主要产水区的降水量、径流量有较大幅度减小,其他区域产流量有所增加;从径流年内分配来看,冬季、春季略有增加或基本不变,夏季、秋季减少明显。     

RCP情景下都柳江上游气候变化及径流响应分析

建立都柳江上游三水源新安江月水文模型,根据1968-2004年历史降雨、蒸发及径流数据运用遗传算法来率定和优选敏感参数,使用降尺度GCM数据驱动模型得到不同RCP情景下的流域未来月平均径流,并通过线性拟合方法分析都柳江上游未来气象要素及模拟径流过程。结果表明:2020-2099年都柳江年平均降雨基本处于稳定状态,年平均气温和蒸发呈波动增长,局部短时段下降。流域径流流量总体低于历史平均值,年际间波动降低,年内分布不均,主要集中在5-10月份。     

丹江口水库来水情势分析与径流预测

基于丹江口水库1956—2016年逐月平均流量资料,采用数理统计手段分析丹江口水库年径流量的周期性和趋势性;从百项气候系统指数集和太阳黑子数中筛选出预测因子,构建月平均流量与预测因子间的多元线性回归模型和随机森林模型,实现丹江口水库月径流预测。结果表明,丹江口水库年径流量呈显著的减小趋势,并伴随有6～8 a、18～21 a两类尺度的周期振荡特性;以2017年逐月平均流量为例,随机森林模型和多元线性回归模型的预报合格率分别为83.3%、75.0%,预报精度均较好,且随机森林模型的预测精度优于多元线性回归模型,可用于丹江口水库月径流预测。     

基于水量平衡的月水资源量长期预测方案探讨

受人类活动影响的流域,往往由于历史资料缺乏或长期统计预测模型或方法不适用等原因,难以较好模拟预测其月径流过程。选择金沙江流域作为研究对象,对其出口断面屏山站月实测径流过程进行了还原计算,采用两参数月水量平衡模型,分别对实测和还原后的月径流过程进行模拟分析,提出了针对试验流域的一种月径流长期预测模型或方案构建方法。研究分析表明：模型模拟的月径流过程与还原月径流过程基本吻合,模拟精度较高。可为其他类似流域开展月水资源预测工作提供借鉴和参考。     

两参数月水量平衡模型在尼尔基水库月径流量预测中的应用

本文介绍双参数(和)月水量平衡模型的原理,依据水量平衡方程和经验公式构建嫩江上游流域月径流流量的模拟方程,利用遗传算法对模型参数自动率定模型参数,为水资源规划和水库调度提供参考.结果表明:月水量平衡模型模拟尼尔基水库上游3个子流域月径流量精度达到了乙级水平,可以考虑应用在尼尔基水库实际生产过程中,对于编制中长期调度计划具有重要的参考价值.     

气候变化对汉江上游蒸发量的影响

根据汉江上游1961～2000年的月降水和月气温的实测资料,利用GCMs模型输出的气候背景为输入条件,采用气候情景趋势分析结果和直接利用GCMs模型的输出结果两类方法确定气候变化的数据源,分析了未来降水和气温变化对蒸发量的影响。分析结果表明：未来气候变化情况下蒸发量年内分配与多年平均年内分配一致,没有明显的变化。降水量变化对蒸发量的影响枯水期大于汛期,降水减少对蒸发量的影响大于降水增加的影响。气温变化对蒸发量的影响枯水期大于汛期,气温减少对蒸发量的影响大于温度增加的影响。降水对蒸发量的影响大于气温。     

基于Delta方法的淮河流域气候变化预测分析

为了预测气候变化对区域水文要素变化的影响,以淮河流域蚌埠以上区域为例,利用全球气候模式CSIRO和HadCM3,分别预测了同一情景下,淮河流域3个未来时段的降雨和温度变化。通过Delta变换对未来3个阶段的数据进行降尺度处理,运用曲线拟合的方法提出了蒸发函数模型。将预测出的气温作为蒸发函数模型的输入因子,模拟了淮河流域未来的蒸发过程。结果表明, 该区域未来时段的降雨、气温和蒸发量均比历史观测值有所上升。     

气候变化和人类活动影响下北京市需水量预测

气候变化和人类活动是影响陆面水文循环过程及水资源供需平衡最重要的两大驱动因素。采用综合、系统的方法构建了北京市需水量预测模型,并考虑了诸多因素及其相互关系,对不同用水部门的需水量进行了计算。结果表明:①2019～2030年期间,北京市总需水量将至少增长15.1%(最多增长33.8%),相应的缺水量为3.94亿～19.22亿m~3;②气候变化将在很大程度上影响北京市的水平衡,跨流域调水和水资源保护技术在缓解水资源短缺方面发挥着重要的作用;③鉴于模型采用的需水量计算方法具有普遍性、情景设计和分析过程具有可移植性,所建立的SD模型可以推广至其他特大城市进行需水量的预测及分析。     

Assessment of future climate change impacts on hydrological behavior of Richmond River Catchment

This study evaluated the impacts of future climate change on the hydrological response of the Richmond River Catchment in New South Wales (NSW), Australia, using the conceptual rainfall-runoff modeling approach (the Hydrologiska Byrans Vattenbalansavdelning (HBV) model). Daily observations of rainfall, temperature, and streamflow and long-term monthly mean potential evapotranspiration from the meteorological and hydrological stations within the catchment for the period of 1972–2014 were used to run, calibrate, and validate the HBV model prior to the streamflow prediction. Future climate signals of rainfall and temperature were extracted from a multi-model ensemble of seven global climate models (GCMs) of the Coupled Model Intercomparison Project Phase 3 (CMIP3) with three regional climate scenarios, A2, A1B, and B1. The calibrated HBV model was then forced with the ensemble mean of the downscaled daily rainfall and temperature to simulate daily future runoff at the catchment outlet for the early part (2016–2043), middle part (2044–2071), and late part (2072–2099) of the 21st century. All scenarios during the future periods present decreasing tendencies in the annual mean streamflow ranging between 1% and 24.3% as compared with the observed period. For the maximum and minimum flows, all scenarios during the early, middle, and late parts of the century revealed significant declining tendencies in the annual mean maximum and minimum streamflows, ranging between 30% and 44.4% relative to the observed period. These findings can assist the water managers and the community of the Richmond River Catchment in managing the usage of future water resources in a more sustainable way.     

气候变化下水文模拟不确定性若干问题讨论

在阐释水文不确定性定义的基础上,根据气候变化下水文模拟不确定性的分类,总结了气候变化情景、水文模型和评估过程方面不确定性研究的基本范式,概述了每种不确定性的来源及影响,综述了气候变化下水文模拟不确定性研究进展。指出了未来水文系统模拟不确定性研究的重点和方向：结合复杂网络,增强对极端气候事件预估的可靠性;科学处理数据时间窗问题和冗余性,为无资料地区径流预测提供支撑;揭示变化环境下非平稳异方差性水文序列的发生规律。     

丹江口水库调度管理三维仿真系统开发与应用

根据丹江口水库大坝加高后对水库调度管理提出的新要求,将三维地理信息系统和虚拟仿真技术与水库优化调度模型相结合,建立了丹江口水库大坝及水库库区三维虚拟仿真系统,可进行高分辨率的三维可视化浏览、查询、分析与模拟,给水库调度管理提供了一个新的技术平台。较详细介绍了该系统的总体结构、系统功能以及应用步骤。     

丹江口水利枢纽的综合利用调度

丹江口水利枢纽在完建后期规模条件下，水库首要任务仍然是保证江中下游防洪安全。在兴利任务中把调水列为第一任务，在调度过程中应充分协调好调水与水源区效益分配问题。在后期规模的枢纽规划中，研究了以防洪及引水为主要任务的水库调度原则，分析了适当加大预留共库容，以提高汉江中下游防洪能力的必要性，可能性和作用。在此前提下，对兴利的调度原则及方式也作了较深入讨论，其成果表明以丹江口枢纽为水源的南水北调中线方案具     

葠窝水库径流模拟与验证及水库调度方案探析

由于太子河已治理多年,水环境质量在很大程度得到改善,但太子河的二焦、沈阳站等重要河段仍存在严重的污染问题,为了解决上述问题,本研究基于葠窝水库的角度,对水库的水量和水质进行了数值拟合,并对水库调度方案进行了初步分析,为太子河流域水库群与闸坝的联合运行提供了方案,使得生态环境用水和农业用水的水质改善提供水量保证。