气象干旱对流域水文过程的影响及其区域规律研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 田巍 |
| 答辩日期 | 2022-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 刘昌明 |
| 关键词 | 气象干旱 流域水文过程 水文模型 区域分异 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 气象干旱是最具危险性的自然灾害之一，其对社会经济发展、生态系统稳定等具有显著的负面影响。气候变化背景下气象干旱的频率、强度都增加，由此造成的负面影响也愈发引起关注。气象干旱以降水亏缺主要特征，降水是流域水文过程的重要水分来源，气象干旱会对流域水文过程产生显著影响。降水的亏缺随流域水文过程进行传递，导致流域径流产生显著下降。且径流对降水的响应关系也可能发生改变，这一变化将导致径流估算准确性降低。从而流域水资源可利用量的也准确估算也将受到影响，这对流域的水资源管理造成挑战。此外，水文过程在不同水热条件下存在响应差异，因而气象干旱对流域水文过程的影响也可能存在区域分异。 气象干旱对流域水文过程的影响具体表现为：（1）气象干旱发生期间流域水文过程的改变；（2）气象干旱发生后流域水文过程的恢复。通常，流域水文过程的响应可采用流域降水-径流关系进行概化。本论文以中国东部265个具有典型代表性的流域为研究区，利用水文气象数据从两方面系统分析气象干旱对流域降水-径流关系的影响及其区域规律，并采用HIMS等水文模型模拟水文过程来探究影响背后的机理。主要结论如下： （1）系统分析了中国1960-2019年间气象干旱时空变化特征。结果表明时间上1960-2019年间中国平均的气象干旱强度呈减弱趋势，空间上华北、西南地区干旱强度加剧，其他地区干旱强度减弱。研究区265个流域中不同类型流域气象干旱趋势变化存在显著差异（p<0.05），相对干旱区流域呈现加剧趋势，而相对湿润区呈现缓解趋势。 （2）气象干旱期间流域降水-径流关系相较于非干旱期间发生显著变化，且变化情况存在区域分异。气象干旱期间流域径流系数相较于非干旱期间发生显著下降（p<0.05）,干旱年径流系数相较于非干旱年变化幅度的范围为-0.09%到65.4%。且相对干旱区流域相较于相对湿润区流域下降幅度更大，下降幅度中值分别为-39.2%和-17.7%。 （3）气象干旱发生后流域降水-径流关系需一定时间方可恢复干旱发生前状态，且恢复时间存在空间分异。在58.8%的有效干旱事件中，干旱事件结束后下降的流域径流系数可恢复至非干旱期间的状态，且湿润区流域这类事件比例高于干旱区流域。265个流域的平均恢复时间范围为1.0月到17.0月，相对干旱区流域的恢复时间明显高于相对湿润区流域，中值分别为7.4月和6.3月。 （4）水文模型采用分段模拟方法可同时准确模拟干旱期间和非干旱期间径流。采用不同目标函数率定的水文模型模拟结果在不同时期表现存在明显差异，为同时准确模拟干旱年和非干旱年径流，本论文采用分段模拟方法，即采用NashSutcliffe efficiency作为目标函数率定和模拟非干旱径流序列，同时采用对低流量敏感的目标函数率定和模拟干旱径流序列，结果表明该方法可有效提高水文模拟精度。 （5）流域蒸散发对降水变化的低敏感性导致了流域降水-径流关系的改变，而流域储水量的差异导致了气象干旱对流域水文过程影响的区域分异。气象干旱发生时，流域降水相较于非干旱期间发生亏缺，首先直接导致流域地表径流下降，其次也导致流域储水补给产生亏缺，而流域潜在蒸散发未发生明显下降甚至有所上升，故流域实际蒸散发也未发生明显下降，消耗了更多流域储水，进而降低了流域地下径流的产流能力，二者综合导致了干旱发生时，流域径流系数明显下降，即单位降水产生径流低于预期。区域分异主要是由于不同流域储水量有明显差异，导致对地下径流的补给能力不同。相对湿润区流域储水量比相对干旱区流域高，导致干旱发生时相对湿润区流域对地下径流补给能力强于相对干旱区流域，因而相对干旱区径流系数下降幅度大于相对湿润区流域。气象干旱发生后，流域降水恢复至正常状态，地表径流先恢复至正常状态，然后流域储水量恢复，逐步恢复地下径流，最终流域径流恢复至正常状态。而区域分异原因主要是由于不同流域储水量的差异，相对湿润区流域储水量恢复比相对干旱区流域所需时间短，导致了整体干旱后相对湿润区流域径流系数恢复至正常状态所需时间较短。 |
| 学科主题 | 自然地理学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 177 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/186934]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 田巍. 气象干旱对流域水文过程的影响及其区域规律研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2022. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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