基于SDSM的抚河流域未来极端气温模拟与预估

SDSM(Statistical Downscaling Model)统计降尺度模型是解决空间尺度问题的一种有效工具。基于统计降尺度技术和GCM输出数据,结合站点实测数据,将SDSM模型应用在抚河流域,分析了抚河流域未来最高气温与最低气温的变化趋势。使用1961—1990年和1991—2005年2个时段的实测数据和NCEP再分析数据,选取合适的NCEP大气环流因子作为预报因子,建立最高和最低气温预报量和预报因子之间的经验统计关系;并以CanESM2输出的未来数据(包括RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5 3种情景)为输入,模拟未来3个时期的极端气温变化,即A(2006—2035年)、B(2036—2065年)、C(2066—2100年)。结果表明:流域未来最高气温和最低气温都呈现明显上升趋势,最高气温和最低气温平均增加1.69℃、2.44℃,最低气温上升幅度高于最高气温;在2种气温各个情景下平均增温约2.07℃,说明未来抚河流域有出现极端高温天气的风险。分析结果对抚河流域开展气候变化的水文响应研究、水资源合理利用及生态环境保护具有重要意义。     

基于SUFI-2算法的SWAT模型在抚河临水流域径流模拟中的应用

以抚河临水流域为研究区域,整合流域下垫面与气象数据资料,基于GIS平台构建了SWAT分布式水文模型;采用SUFI-2算法进行模型参数敏感性分析、率定及不确定性分析,并对抚河临水流域径流过程进行模拟。结果表明:率定期和验证期的模拟值和实测流量拟合程度较好,决定系数(R2)和纳什效率系数(Ens)均在0.80左右,模拟结果较理想,有很好的适用性。     

基于SWAT模型的修河上中游流域径流与气候变化响应研究

深入系统地开展分布式流域水文模拟和模型参数敏感性分析及气候变化对径流的响应研究,对修河流域水旱灾害及水资源的调控分配等方面均具重要的现实意义和科学价值。以修河上中游流域为例,构建本地化SWAT模型,基于55种气候情景模式(温度升高或降低0～2℃,降水增加0～60%或减少0～40%),定量辨析流域径流量对气候变化的响应。研究结果表明:模型率定期的相关系数R²为0.87,纳什系数E_NS为0.86,验证期的相关系数R²为0.87,纳什系数E_NS为0.83,模型在研究区模拟效果较好;流域降水变化10%对其径流影响程度为8.9%～10.7%;气温变化1℃对其径流影响程度只有0.3%～1.3%;降水是径流变化的主要控制因素。通过分析气候情景网格,降水在-40%～+50%之间时,降水温度-径流基本呈线性相关,可用平面函数表达。降水极端情况时,温度与径流为非线性关系。     

龙泉滘闸泵工程对江门市防洪排涝的影响研究

为分析龙泉滘闸泵工程的建设对江海区排涝及新会区防洪的影响,按照联围内河网水力联系、外江与联围的关系以及龙泉滘水闸排涝范围,确定了本次分析论证的研究区域。在此基础上,采用小流域暴雨洪水推算研究区围外上游天沙河水系及围内设计洪水过程。根据礼东围围内排涝标准及起调水位,按水闸维持现状、扩建水闸19m及扩建水闸45m 3种情况分别组合是否闸泵结合得到6组工况,结合下游3座挡潮闸进行调洪计算,对江海区排涝及新会区防洪进行分析,为合理确定泵闸工程建设规模提供科学依据。     

基于SDSM的赣江流域未来降水与气温的时空变化分析

利用赣江流域6个气象站数据(1961年～2005年)和NCEP再分析资料,建立了气候要素的SDSM降尺度模型,并将模型应用于Can ESM2模式的RCP4. 5情景,得到了流域未来气温与降水的变化趋势。即SDSM降尺度模型对赣江流域气温的模拟效果较好,降水略差;赣江流域未来降水均呈增加的趋势,降水空间分布基本呈南低北高趋势;未来气温均呈增加的趋势,各时期最高气温稍大于基准期;各时期最低气温稍大于基准期;赣江流域未来不同季节的平均气温均大于基准期;赣江流域未来气温空间分布呈现南高北低,西高东低的趋势。     

基于CMIP5模式和SDSM的抚河流域未来气候要素模拟与预估

为了解变化环境下的流域未来气候要素变化趋势,以抚河流域为研究对象,利用该流域两个气象站的1961—2005年水文逐日气温、降水和NCEP再分析数据等资料,建立了SDSM降尺度模型,并对未来的温度与降水研究。将模型应用于CanESM2模式下3种RCP排放情景,得到了流域未来气温与降水的变化趋势。结果表明SDSM模型对温度的模拟效果好于对降水的模拟效果,3种情景下未来温度总体呈现上升趋势,最低温度上升幅度高于平均温度和最高温度上升幅度;各情景下增温幅度2080s>2050s>2020s,2080s平均增温3.0℃;未来降水总体表现为减少趋势,局部表现为震荡趋势,减少主要集中在夏、秋季,其中5-6月降水减少量普遍较大,在30mm以上,而冬季降水量增幅在50～90mm;总体来说,抚河流域未来气温将持续上升,降水量呈现下降趋势,干旱形势严峻。     

基于罗塘河溃堤洪水风险的避洪转移方案研究

为减少溃堤洪水对罗塘河区域内造成的生命财产损失,以溃堤洪水风险模拟结果为基础,分析了罗塘河20年一遇洪水过程下的溃堤风险要素,并利用Arcgis软件构建研究区域内道路网络分析模型,确定了对淹没危险区避洪转移路线,绘制了避洪转移图.研究结果可为罗塘河地区防洪应急预案的制定提供参考依据.     

盱江流域径流模拟及其对气候变化的响应

为研究盱江流域径流对气候变化的响应,构建了基于SWAT的分布式水文模型。采用SUFI-2法对SWAT模型的参数进行率定和验证。率定期和验证期的决定性系数R2和纳什系数Ens均大于0.9,模型在该流域的适用性较好。在SWAT-CUP中引入参数标识符建立49种气候情景(温度升高或降低1～3℃,降水增加或减少10%～30%)并代入模型中模拟径流。结果表明,温度与径流呈弱负相关;降水与径流呈强正相关;温度对径流的影响远小于降水对径流的影响。为直观表达降水-温度-径流量的关系,模拟三者空间平面关系函数,其决定性系数R2约等于1、和方差为0.000 647 4、均方根误差为0.003 752,降水-温度-径流的关系可用平面函数表达。     

基于MIKE模型的南丰景观坝行洪能力影响分析

近年来洪水引发的灾害日益凸显,造成的破坏持续增多,因此进行河道行洪能力影响分析对于加强河流的洪水管理及减少洪水带来的损失具有十分重要的意义。为评价南丰景观坝的防洪安全,基于MIKE水动力软件中的MIKE11、MIKE21模块,构建盱江南丰段的一、二维数值模型,对景观坝建设前后20 a一遇设计洪峰流量进行洪水模拟,然后选取河道水位和流场等指标的变化,分析景观坝的建设对研究河段河道行洪能力影响。研究结果表明,在20 a一遇洪水情况下景观坝上游壅水里程约3 km,且最大壅高约为0.1 m,同时两岸基本无漫堤险情;河道流态无明显变化,但局部流场产生发生一定变化,其中曾巩大桥等四座大桥桥墩处流速有不同程度的减小并产生局部回流,景观坝坝址处流速略有增大。     

南昌市城市化进程对极端降水的影响

为研究南昌市城市化发展对极端降水的影响,以安义县为区域研究背景,利用南昌站、安义站1960年～2005年的降雨资料对南昌城市化前后不同量级的降雨量等指标进行对比,分析了降雨的周期性,并计算了城市化对降雨的贡献。结果表明,降雨量及降雨日数等极端降水指标具有不同程度的增减;降雨周期在28年左右的大尺度上较为明显,其他尺度上相对较弱;城市化对降雨的贡献率总体提升0. 08%。南昌市城市化对降雨特征影响较小,降雨主要以气候影响为主导。