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气候变化下赣江尾闾段水文模拟及其对水环境影响

2020-12-02阅读(623)

气候变化下赣江尾闾段水文模拟及其对水环境影响

论文摘要

研究气候变化对赣江尾闾段水环境的影响,可为赣江尾闾段水环境保护提供一定的科学依据,具有重要的意义。本文基于区域气候模式RegCM4.6预估赣江流域未来气象数据,运用SWAT模型模拟预测外洲水文站在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5三种排放情景下未来时段的径流数据,再利用MIKE二维水动力水质模型将外洲水文站三种排放情景下未来时段的径流数据作为输入数据模拟赣江流域尾闾河段在三种排放情景下的氨氮情况,分析三种排放情景下赣江尾闾段的氨氮浓度变化情况。本文主要结论如下:（1）对赣江流域的气温、降水、风速、相对湿度、日照时数和径流进行了多年月和年平均、年代际、空间、趋势和突变分析,降水偏丰区在流域东南部、西南部和西北部,趋势变化为不显著上升,年代际变化明显,存在突变年份,流域的气温东西方向分布不均,趋势变化为显著上升,年代际变化先降温再升温,存在突变年份,流域的风速在东南部和西北部较大,趋势变化为显著下降,年代际变化持续减小,存在突变年份,流域的相对湿度在西部和西北部较大,年代际变化明显,趋势变化为不显著下降,存在突变年份,流域的日照时数西部和西北部向南部和东南部递增,年代际变化明显,趋势变化为显著下降,存在突变年份,径流年内变化与降雨接近,年内分布不均,差异较大,趋势变化为不显著上升,存在突变年份,降水对径流的影响最大;（2）基于全球气候模式MPI-ESM-MR数据构建赣江流域区域气候模式RegCM4.6,对比分析历史时段的降水、气温和最高最低气温,结果满足误差要求,再预估RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5三种排放情景下的未来降雨、气温和最高最低气温以及分析其变化规律。在未来70年气温、最高最低气温随着典型浓度的增加温度增加的越明显,而降水在RCP2.6情景下为不显著下降,在其他两种排放情景下不显著上升;（3）利用赣江流域相关基础资料数据构建赣江流域的SWAT水文模型,利用外洲水文站径流数据判断其在赣江流域的适用性,其结果满足评价标准,证明SWAT模型可以用于模拟赣江流域的径流,再将三种排放情景下的降水、最高最低气温输入其中模拟未来时段内的外洲水文站的径流并分析其变化规律。随着典型浓度的增加径流的趋势是增加过程,RCP2.6排放情景多年月平均径流值最大,三种排放情景1-5月逐渐递增,5-12月逐渐递减;（4）建立赣江尾闾段水动力水质模型,利用南昌水位站水位数据和滁槎水文站水质数据率定验证模型,其结果满足误差要求,在模拟三种排放情景下氨氮未来时段内的浓度变化,随着典型浓度的增加气温升温明显,而气候的升高会加速污染物的降解,减小河流污染负荷,因此RCP8.5排放情景的水质是要优于其他两种排放情景。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  •   1.1 研究背景及意义
  •   1.2 研究综述
  •     1.2.1 气候变化预估
  •     1.2.2 气候变化对水文循环的影响
  •     1.2.3 气候变化对水环境的影响
  •   1.3 研究方案
  •     1.3.1 研究内容
  •     1.3.2 研究工具
  •     1.3.3 技术路线图
  • 2 赣江流域概况
  •   2.1 自然地理
  •   2.2 气候概况
  •     2.2.1 降水量
  •     2.2.2 气温
  •   2.3 水资源量现状
  •   2.4 水环境
  •   2.5 社会经济
  • 3 基础资料收集和研究方法
  •   3.1 基础资料收集
  •   3.2 研究方法
  •     3.2.1 趋势分析
  •     3.2.2 突变分析
  •     3.2.3 相关分析
  •     3.2.4 灰色关联度法
  • 4 气象水文要素历史规律分析
  •   4.1 气象要素历史演变规律分析
  •     4.1.1 降水的变化特征
  •     4.1.2 气温的变化特征
  •     4.1.3 风速的变化特征
  •     4.1.4 相对湿度的变化特征
  •     4.1.5 日照时数的变化特征
  •   4.2 径流历史演变规律分析
  •     4.2.1 径流分析
  •     4.2.2 径流趋势和突变分析
  •     4.2.3 气象要素对径流量的影响分析
  •   4.3 小结
  • 5 基于RegCM4.6 预估赣江流域未来气候
  •   5.1 区域气候模式RegCM4.6 介绍
  •   5.2 试验设计
  •   5.3 模型模拟能力的检验方法
  •     5.3.1 均方根误差（RMSE）
  •     5.3.2 相对误差（Re）
  •   5.4 区域气候模式RegCM4.6 模拟能力检验
  •     5.4.1 历史降水模拟及检验
  •     5.4.2 历史气温模拟及检验
  •     5.4.3 历史最高气温模拟及检验
  •     5.4.4 历史最低气温模拟及检验
  •   5.5 在排放情景下赣江流域未来气候预估
  •     5.5.1 未来降水变化
  •     5.5.2 未来气温变化
  •     5.5.3 未来最高气温变化
  •     5.5.4 未来最低气温变化
  •   5.6 小结
  • 6 基于SWAT模拟与预估赣江流域径流
  •   6.1 模拟原理
  •     6.1.1 水文模块
  •     6.1.2 气象模块
  •   6.2 构建模型的数据来源
  •   6.3 输入数据准备与处理
  •     6.3.1 数字高程模型数据（DEM）
  •     6.3.2 土地利用数据
  •     6.3.3 土壤数据
  •     6.3.4 气象数据
  •     6.3.5 水文数据
  •   6.4 模型构建
  •     6.4.1 子流域划分
  •     6.4.2 水文响应单元（HRU）划分
  •     6.4.3 气象资料输入
  •     6.4.4 模型运行
  •   6.5 结果分析
  •     6.5.1 模型评价指标
  •     6.5.2 参数敏感性分析
  •     6.5.3 校准与验证
  •   6.6 未来气候情景下的径流变化
  •     6.6.1 年内和年代际径流变化
  •     6.6.2 三种排放情景下径流的趋势分析
  •   6.7 小结
  • 7 基于MIKE21 对赣江尾闾段水环境模拟
  •   7.1 模拟原理
  •     7.1.1 水动力模块原理
  •     7.1.2 水质模块原理
  •   7.2 研究区污染源的确定
  •   7.3 构建赣江尾闾段水动力模型
  •     7.3.1 网格生成和地形插值
  •     7.3.2 时间步长
  •     7.3.3 初始条件和边界条件
  •     7.3.4 模型参数
  •     7.3.5 南昌站模拟结果验证
  •   7.4 构建赣江尾闾段水质模型
  •     7.4.1 参数设置
  •     7.4.2 水质模型验证
  •   7.5 未来三种排放情景下水质变化
  •   7.6 小结
  • 8 结论与展望
  •   8.1 结论
  •   8.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 作者简介

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 王悦

    导师: 刘卫林,黄彬彬,钟家有

    关键词: 气候变化,径流预估,水环境模拟,赣江尾闾河段

    来源: 南昌工程学院

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 地球物理学

    单位: 南昌工程学院

    分类号: P333

    DOI: 10.27839/d.cnki.gncgc.2019.000025

    总页数: 119

    文件大小: 10372K

    下载量: 104

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