基于分布式水文模型的三峡库区污染负荷对气候变化的响应研究_丁相毅
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基于SWAT模型分析三江源兴海地区水资源演化对近40年气候变化的响应
关 键词 ： 江 源 ； 三 气候 变化 ； 资 源 ； 水 变化 规律
引言
变化 规律 ， 制定 水 长期供 求 计划 具 有重 大意 义 ， 对 而 水 资源 的变化 趋 势 主要是 取决 于 气候 变化 ．故 应 对
青 藏 高原 被 称为 气候 变 化 的启 动 区 ，也 被认 为 本地区的水资源参数进行计算 ．为合理利用和规划
是 全球 气候 变化 的敏 感 区ｌ 地处 青藏 高原 腹地 的三 水 资源提 供可 靠依 据 。 ｌ ｌ 江 源 区是 长 江 、 河 、 沧 江 ３大 河 流 的发 源 地 ， 黄 澜 也 是 最大 的 国家级 自然 保 护 区对 生态 环境 起着 重要 的 影 响作用 长 期 以来． 一直 被认 为是 生态 安 全 的重 要 屏 障， 国内乃 至亚洲 最重 要河 流 的上游 关键 源 区 是
会经 济与 可持 续发 展 产生 作用 三 江源地 区气候 及 为我 国第二 大水 系 ．其 正 源发 源于 玉树 州 曲麻 莱县
生态 环境 的变 化不 仅 直接 影 响 当地资 源 开发 利用 和 境 内巴颜 喀拉 山脉 北侧 的各姿 各雅 山北 麓 黄 河 干
经济 建设 ．而 且对 全 国乃 至全 球气 候 变化 及 生态 平 流全 长 ５ ６ｋ 青海 省 境 内 １５ ． ｍ． 占黄河 干 ４ ４ ｍ． ９９１ 约 ｋ ５６ 年 ０ ｘ００ 保 衡起着 极其 重 要 的作用 ［ ０９年 １ ２ １ ０ ２ ２月 ７日至 １ 流总 长 的 ３．％， 径 流 量 ．９ ］１ ． 护 区 内流 域 ８ 日． 界各 国领 导人 将 齐 聚丹 麦首 都哥 本 哈根 ， 讨 面积 １ ．２万 ｌ． 护 区面 ４ ．％ 三 江 源地 区黄 世 商 ６ ７ ０占保 ６１
引言
变化 规律 ， 制定 水 长期供 求 计划 具 有重 大意 义 ， 对 而 水 资源 的变化 趋 势 主要是 取决 于 气候 变化 ．故 应 对
青 藏 高原 被 称为 气候 变 化 的启 动 区 ，也 被认 为 本地区的水资源参数进行计算 ．为合理利用和规划
是 全球 气候 变化 的敏 感 区ｌ 地处 青藏 高原 腹地 的三 水 资源提 供可 靠依 据 。 ｌ ｌ 江 源 区是 长 江 、 河 、 沧 江 ３大 河 流 的发 源 地 ， 黄 澜 也 是 最大 的 国家级 自然 保 护 区对 生态 环境 起着 重要 的 影 响作用 长 期 以来． 一直 被认 为是 生态 安 全 的重 要 屏 障， 国内乃 至亚洲 最重 要河 流 的上游 关键 源 区 是
会经 济与 可持 续发 展 产生 作用 三 江源地 区气候 及 为我 国第二 大水 系 ．其 正 源发 源于 玉树 州 曲麻 莱县
生态 环境 的变 化不 仅 直接 影 响 当地资 源 开发 利用 和 境 内巴颜 喀拉 山脉 北侧 的各姿 各雅 山北 麓 黄 河 干
经济 建设 ．而 且对 全 国乃 至全 球气 候 变化 及 生态 平 流全 长 ５ ６ｋ 青海 省 境 内 １５ ． ｍ． 占黄河 干 ４ ４ ｍ． ９９１ 约 ｋ ５６ 年 ０ ｘ００ 保 衡起着 极其 重 要 的作用 ［ ０９年 １ ２ １ ０ ２ ２月 ７日至 １ 流总 长 的 ３．％， 径 流 量 ．９ ］１ ． 护 区 内流 域 ８ 日． 界各 国领 导人 将 齐 聚丹 麦首 都哥 本 哈根 ， 讨 面积 １ ．２万 ｌ． 护 区面 ４ ．％ 三 江 源地 区黄 世 商 ６ ７ ０占保 ６１
基于分布式水文模型的三峡库区污染负荷对气候变化的响应研究_丁相毅
文章编号： 0253-2468（ 2012） 08-1991-08
中图分类号： X820
文献标识码： A
Impacts of climate change on pollution load in the Three Gorges Reservoir based on a distributed hydrological model
DING Xiangyi，ZHOU Huaidong* ，WANG Yuhui，LEI Xiaohui
China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100038
Received 7 October 2011；
received in revised form 6 January 2012；
有关气候变化对水循环过程影响的研究在 20 世纪 80 年代中期才引起国际水文界的重视，许多学 者选用不同的气候模式和水文模型在不同流域开 展了 相 关 研 究 （ Arnell，1999； Mimikou et al． ，2000； Matondo et al． ，2004） ，主要研究方法是将全球气候 模式（ GCM） 和水文模型松散耦合，以 GCM 的降水 和温度输出作为水文模型的输入，通过水文模型模 拟来评估气候变化的影响． 国内自 20 世纪 80 年代 起也迅速开展了气候变化对水文水资源影响的相 关研究，在国家“七五”、“八五”和“九五”科技攻关 计划中分别 选 择 西 北、华 北、淮 河 流 域 和 青 藏 高 原 作为研究区域设立了研究课题，许多学者采用假定 气候方案（ 王国庆等，2000） 和将 GCM 与水文模型 松散耦合的方法开展了相关研究（ 曹丽菁等，2004； 袁飞等，2005） ．
基于分布式水文模型的“尼伯特”台风暴雨洪水反演
基于分布式水文模型的“尼伯特”台风暴雨洪水反演近年来，我国频繁发生台风暴雨洪水灾害，给人民生命财产和社会经济带来了严重影响。
为了准确预测和有效应对台风暴雨洪水，科研人员开展了大量的研究工作。
在这些工作中，基于分布式水文模型的“尼伯特”台风暴雨洪水反演成为了一个热门研究课题。
本文将围绕这一课题展开讨论，探讨分布式水文模型在台风暴雨洪水反演中的应用和研究进展。
我们需要了解什么是分布式水文模型。
分布式水文模型是一种基于流域内部蓄水-径流过程及水文循环规律的数学模型，通过对流域内雨量、地形、土壤等信息的分布式表示，模拟该区域的水文过程，如降雨产流、地表径流、地下径流、蒸散发等。
分布式水文模型的主要优点在于能够更准确地描述流域内的地形、土壤、植被等特征，模拟水文过程更加真实和可靠。
然后我们来了解一下“尼伯特”台风。
在过去的一段时间里，我国多次遭受到了“尼伯特”台风带来的暴雨洪水灾害，给人民的生命和财产带来了极大的损失。
尼伯特台风是一种极端天气系统，其强度和路径都是不确定的，因此对其暴雨洪水的反演成为了一个急需解决的问题。
基于分布式水文模型的“尼伯特”台风暴雨洪水反演的研究工作涉及到多个方面。
首先是基于遥感数据的地表特征提取和数字高程模型构建。
地表特征包括植被覆盖、土壤类型、地形起伏等信息，这些信息对水文过程具有重要影响。
基于遥感数据的地表特征提取和数字高程模型构建能够为水文模型提供必要的输入数据。
其次是降雨情景的模拟和预测。
通过气象预报数据和降雨雷达资料，可以模拟和预测台风暴雨的降水情景，包括降雨时空分布、强度等信息。
这些信息对水文模型的输入具有至关重要的作用，能够更加真实地模拟台风暴雨对流域内水文过程的影响。
接着是分布式水文模型的应用和参数优化。
分布式水文模型需要大量的参数来描述流域的特性，包括土壤参数、植被参数、地形参数等。
研究人员需要通过实地观测和数据拟合等方法来获取这些参数，以使模型能够准确地模拟实际水文过程。
基于分布式水文模型的山洪预警临界雨量分析_以涔水南支小流域为例_李昌志
比降、形状系数、下垫面情况等因素，确定比汇流时间短的 中于夏季，多暴雨，易发暴雨山洪。涔水南支自石门县燕子
其他更短历时的预警时段。
山乡落石天坑处发源，流经石门和澧县 2 县 5 个乡（镇），进
（2）预警流量分析。根据沿河村落、集镇和城镇等具体 入王家厂水库。流域西高东低，南北两面为山，涔水南支从
防灾对象控制断面的成灾水位，综合考虑预警对象所处河 中间穿过，大的支流主要有 3 条，从上至下分别为支流 1、
模型参数率定与验证使用。
8
流域内常常发生山洪灾害，如 1909 年、1935 年、1954 对象、各计算对象和单元的分布如图 2 所示。
年、1963年、1966年、1980年、1983年、1998 年以及2003年等 都发生了山洪，并且规模较大，山洪灾害严重。据莲花堰水文 站的数据资料，1909 年的山洪中，洪峰流量达 1 980 m3/s，相 应水位为 94.32 m；1935 年的山洪中，洪峰流量和相应水 位分别为 1 290 m3/s 和 93.35 m；在 1966 年的山洪中，洪 峰流量和相应水位分别为667 m3/s 和93.11 m。 3.2 模型建立与验证 3.2.1 模型选择
间降雨强度法、多重判别分析统计法等 4 种方法。我国气候 如何充分运用这些有利条件，更深入地对山洪预警指标分
条件、地质地貌、植被土壤种类丰富，降雨、水文等基础性 析展开研究，并使成果更为实用是值得深入思考的问题。
资料丰富程度不一，有的地方严重匮乏，故目前山洪灾害 本文以湖南省常德市澧县和石门县交界处的涔水南支小
特征、土地利用、植被覆盖、土壤类型等流域特征，而 SCS
各子流域产流、坡面汇流和基流分别采用了美国水土
模型能充分考虑这些下垫面因素对径流的影响，且模型结 保持局曲线法（SCS CN）、美国水土保持局单位线（SCS
基于分布式水文模型的水土保持水文水资源效应研究
源 概念 。
始 条 件等 数据 ， 采 用一种 离 散化 的计 算方 式 ， 对 其 进行 分析 求解 。 影 响水 循环 的因 素有 很 多 ， 模 型 参数 主 要 依靠 其 水 体移 动 介质 的物 理 特 性 来测 量 、推 算 ， 分 布 式水 文 模 型可 广 泛 应 用于 对 流
腾三种 评价 准则 ， 基 于水 资源 准 则 的有效 性 、 可控 性 、 可再 生 性 又 可分 为 三种 评 价 口径 ， 分 别 代 表 了狭 义 、 广义 水 资 源 量、 国民经 济 可利 用 量 。本 文 从狭 义 、广 义 水 资 源 口径 对 水 土 保持 水 文 水 资源 效应 做 出评价 。不 重 复 的有 效 蒸 散 发量 加 上 狭 义水 资 源 总量 就 可 以得 出广义 水 资源 总 量 ， 狭 义 水 资源 其 中 包 括 地表 水 资源 量 、 不重 复 的地 下水 资源 量 ， 符合 现 阶 段 水 资
１ 分布 式水 文模 型 的研究
由于 水 体存 在 流 动 性、 空 间变 异 性 的特 点 ， 现 阶 段 水 文模 型有 两 种 ， 分 别 是集 总 式 水文 模 型 、分布 式水 文 模 型 ， 这两 种 水 文 模 型 最大 的 不 同是 其 水体 的水利 学 特 征分 布 是 否 均匀 ， 根 据 水利 学 分布 特 征 的不 同 ， 两 种 水文 模 型在 概 念 上 有着 很 大 的 差别 。 分布 式 水 文模 型 是通 过 水 流 的偏 微分 物 理 方程 来 展 示 水 体在 流 域 时 间、 流域 空 间 上 的变 化规 律 ， 考虑 到 周 边 环境 、初
２ ＷＥ Ｐ — Ｌ 模 型基 本原 理及水 资源 评价 口径
２ ． １ Ｗ Ｅ Ｐ — Ｌ模型 基本 原理 Ｗ Ｅ Ｐ — Ｌ模 型 是 一种 具 有 物 理 机 制 的分 布 式 水 文 模 型 ， 通 过 参考 Ｗ Ｅ Ｐ — Ｌ模 型 就 能 了解 到 自然 界 中 水循 环 的 各个 要 素 模拟 情 况 ，Ｗ Ｅ Ｐ — Ｌ模 型 的模 拟 对 象包 括 天 然 与人 工 这 两种 ， 其 中 天然 的对 象 是 坡 面 河 道 的 主 循环 过 程 ， 人 工 的对 象 则 是 供 一用 一 耗一 排 的侧 支循 环 过 程 ， 这 两种 模 拟 对 象 的耦 合关 系 需 要 水量 平 衡 、各 项 循 环 要素 间 的水 力 联 系 得 以 实现 。Ｗ Ｅ Ｐ — Ｌ模 型 可 由 平面 、 垂 直这 两 种结 构 形 成 ， 其 平面 结 构 由坡 面 汇流 计 算 出各 项 高 带 高程 、 坡 度 、Ｍ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ糙 率 系 数等 ， 通 过 一 维 运 动 坡 法 计算 流 体 的 坡面 径 流 ， 从 其流 域 最 上游 开 始 计 算 ， 直到 追 算 至 最下 游 ， 凡 是河 道 内存 在下 游条 件汇 流 就可 使 用一 维运 动 坡法 。 Ｗ Ｅ Ｐ — Ｌ 模 型 垂 直 结 构 是按 照 从 上 到 下 的方 式 ， 其研 究对 象 包 括 融 雪 与冰 川 层 、植 被 与建 筑 物截 留层 、土 壤 表 层 、过渡 带层 以 及深 、浅层 地 下 水 层等 ，由于 不 均 匀 的土 地 利用 ， 通过 使 用 马 赛 克法 计 算 出每 种 土 地类 型 平 均面 积 值 的地 表 面水 热 通 量 ， 可
始 条 件等 数据 ， 采 用一种 离 散化 的计 算方 式 ， 对 其 进行 分析 求解 。 影 响水 循环 的因 素有 很 多 ， 模 型 参数 主 要 依靠 其 水 体移 动 介质 的物 理 特 性 来测 量 、推 算 ， 分 布 式水 文 模 型可 广 泛 应 用于 对 流
腾三种 评价 准则 ， 基 于水 资源 准 则 的有效 性 、 可控 性 、 可再 生 性 又 可分 为 三种 评 价 口径 ， 分 别 代 表 了狭 义 、 广义 水 资 源 量、 国民经 济 可利 用 量 。本 文 从狭 义 、广 义 水 资 源 口径 对 水 土 保持 水 文 水 资源 效应 做 出评价 。不 重 复 的有 效 蒸 散 发量 加 上 狭 义水 资 源 总量 就 可 以得 出广义 水 资源 总 量 ， 狭 义 水 资源 其 中 包 括 地表 水 资源 量 、 不重 复 的地 下水 资源 量 ， 符合 现 阶 段 水 资
１ 分布 式水 文模 型 的研究
由于 水 体存 在 流 动 性、 空 间变 异 性 的特 点 ， 现 阶 段 水 文模 型有 两 种 ， 分 别 是集 总 式 水文 模 型 、分布 式水 文 模 型 ， 这两 种 水 文 模 型 最大 的 不 同是 其 水体 的水利 学 特 征分 布 是 否 均匀 ， 根 据 水利 学 分布 特 征 的不 同 ， 两 种 水文 模 型在 概 念 上 有着 很 大 的 差别 。 分布 式 水 文模 型 是通 过 水 流 的偏 微分 物 理 方程 来 展 示 水 体在 流 域 时 间、 流域 空 间 上 的变 化规 律 ， 考虑 到 周 边 环境 、初
２ ＷＥ Ｐ — Ｌ 模 型基 本原 理及水 资源 评价 口径
２ ． １ Ｗ Ｅ Ｐ — Ｌ模型 基本 原理 Ｗ Ｅ Ｐ — Ｌ模 型 是 一种 具 有 物 理 机 制 的分 布 式 水 文 模 型 ， 通 过 参考 Ｗ Ｅ Ｐ — Ｌ模 型 就 能 了解 到 自然 界 中 水循 环 的 各个 要 素 模拟 情 况 ，Ｗ Ｅ Ｐ — Ｌ模 型 的模 拟 对 象包 括 天 然 与人 工 这 两种 ， 其 中 天然 的对 象 是 坡 面 河 道 的 主 循环 过 程 ， 人 工 的对 象 则 是 供 一用 一 耗一 排 的侧 支循 环 过 程 ， 这 两种 模 拟 对 象 的耦 合关 系 需 要 水量 平 衡 、各 项 循 环 要素 间 的水 力 联 系 得 以 实现 。Ｗ Ｅ Ｐ — Ｌ模 型 可 由 平面 、 垂 直这 两 种结 构 形 成 ， 其 平面 结 构 由坡 面 汇流 计 算 出各 项 高 带 高程 、 坡 度 、Ｍ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ糙 率 系 数等 ， 通 过 一 维 运 动 坡 法 计算 流 体 的 坡面 径 流 ， 从 其流 域 最 上游 开 始 计 算 ， 直到 追 算 至 最下 游 ， 凡 是河 道 内存 在下 游条 件汇 流 就可 使 用一 维运 动 坡法 。 Ｗ Ｅ Ｐ — Ｌ 模 型 垂 直 结 构 是按 照 从 上 到 下 的方 式 ， 其研 究对 象 包 括 融 雪 与冰 川 层 、植 被 与建 筑 物截 留层 、土 壤 表 层 、过渡 带层 以 及深 、浅层 地 下 水 层等 ，由于 不 均 匀 的土 地 利用 ， 通过 使 用 马 赛 克法 计 算 出每 种 土 地类 型 平 均面 积 值 的地 表 面水 热 通 量 ， 可
分布式水文模型结合气象预报方法初步探讨——以三峡区间实时洪水预报为例
有 明确 物 理 意 义 的 模 型 参 数 ， 用 三 峡 区 间 ２ １ 年 ５— 月期 间 的 气 象预 报 信 息 ， 讨 该 区 域 实 时 洪 水 预 报 利 ０１ ６ 探
方法 ， 以及 不 同预 见 期 的 洪 水 预 报 精 度 。结 果 表 明 ， 布 式 水 文 模 型 与 气 象预 报 数 据 结 合 ， 够 较 好 地模 拟 该 分 能 区 间 的 洪 水 过 程 。 该 方 法在 一 定预 见期 内能 够 对 实时 洪 水 过 程 进 行 预 报 ， 报 精 度很 大 程 度 上 取 决 于 降 水 预 预
水 所 占比例较 大 ， 洪水 年 份 最 高 能 占到 整 个 人 库洪 大 水 的 １３ 而这 部分 洪水 是直 接 汇 入库 区水 域 的 ， ／， 对水 库 的防洪 安 全调 度影 响较 大 。 目前三 峡 区间支 流上 为
数不 多 的水 位流 量 站 ， 监 测 的这 部 分 入 库 洪 水 信 息 能 的 时效性 较 短 ， 不 全 面 （ 峡 区 间约 ７ ％ 的 面 积 未 且 三 ０ 被水 文 站控 制 ） 只 能 采用 降雨 径 流模 型 ， ， 以三 峡 区间
ｌ
流域水文计算模块
布设 的雨 量 站观 测 值 为输 入 条 件 ， 进 行 区间 入 库 洪 来
水 预报 。通 过 改 进 降 雨 径 流 模 型 或 增 设 更 多 的 雨 量 站 ， 利用 雷达 测雨 … ， 捕 获更 为全 面 的降 雨 信 息 ， 或 来
只能提 高 洪水 预报 精度 。而 要想 提 高洪水 预报 的时效
个 子 流域 中利用 网格形 成 的 Ｄ Ｍ， 河 口到 河源 将 Ｅ 从 子流 域划 分为 一系 列 的汇 流 区 间 ， 将 一个 汇流 区间 并
《2024年气候变化下基于SWAT模型的钱塘江流域水文过程研究》范文
《气候变化下基于SWAT模型的钱塘江流域水文过程研究》篇一摘要：本文以钱塘江流域为研究对象，利用SWAT（土壤水评估工具）模型，对气候变化背景下该流域的水文过程进行了深入研究。
通过模型模拟和实地观测数据的对比分析，探讨了气候变化对钱塘江流域水文循环的影响，并提出了相应的适应性管理措施。
一、引言钱塘江流域作为我国重要的水系之一，其水文过程受到气候变化的影响日益显著。
随着全球气候变暖，极端气候事件频发，钱塘江流域的水资源管理和利用面临着巨大的挑战。
因此，对钱塘江流域水文过程的研究显得尤为重要。
SWAT模型作为一种有效的水文模拟工具，被广泛应用于流域尺度的水文过程研究。
本文利用SWAT模型，对钱塘江流域的水文过程进行研究，以期为该流域的水资源管理和应对气候变化提供科学依据。
二、研究区域与方法（一）研究区域概况钱塘江流域位于中国东部沿海地区，地理位置独特，气候条件复杂多变。
本研究选择具有代表性的流域段进行详细研究。
（二）SWAT模型介绍SWAT模型是一种基于物理机制的分布式水文模型，可以模拟流域尺度的水文过程。
通过收集流域的气候、地理、土壤和植被等数据，输入SWAT模型，可以对流域的水文循环进行模拟和分析。
（三）数据收集与处理收集钱塘江流域的气候数据（如降雨、温度等）、地理数据（如地形、土壤类型等）、植被数据等，并进行预处理，以满足SWAT模型的数据输入要求。
三、SWAT模型在钱塘江流域的应用（一）模型构建与参数率定根据收集的数据，构建钱塘江流域的SWAT模型，并通过对历史数据的率定和验证，确定模型的参数。
（二）模型模拟与结果分析利用SWAT模型对钱塘江流域的水文过程进行模拟，包括降雨-径流关系、蒸发过程、土壤水分布等。
通过对比模拟结果与实地观测数据，分析气候变化对钱塘江流域水文过程的影响。
四、气候变化对钱塘江流域水文过程的影响（一）降雨-径流关系的变化气候变化导致降雨量和降雨强度的变化，进而影响钱塘江流域的径流量。
三峡水库对宜昌地区天气影响的数值模拟
收稿 日期 ： ２ ０ １ ４ ０ ８ ． ０ ２ 基金项 目： 国家 自然科学基金资助项 目（ ４ １ １ ７ ５ ０ ４ ８ ） ； 四川 省气 象局 《 高原气象 观测 与应用创新 团队》 资助项 目（ ２ ０ １ ３ ３ ２ ８ ）
的影响， 这值得对其进行更加详细的分析研究 。 以往研究大都是利用观测资料进行客观统计分析 或者单一气候要素的局地气候效应影响， 而没有 真正 涉及到详细的气象要素 ， 因此文中主要研究水库建成 后对宜昌地区温度 ， 湿度 ， 风 等气象要素的影 响， 并通
在湖 面上空形成 了一个 小的环流系统。最后利 用 Ｃ Ｌ ＡＳ Ｓ模 式验证 平流作 用对相 对湿度 、 边 界层高度 的影 响。结
果表 明： 湖 面周 边区域相对湿度的变化取决 于湿度平 流作 用 ； 温度平流对边界层高 度的变化起 主导作 用 ， 影 响效 果
也最 明显 ； 湿度平流对边界层高度 的变化影 响较 小 ， 二者共 同作用 的影 响效果 最强 。 关 键 词： 气象学； 数值模 拟 ； 三峡 水库 ； 天 气影响 ； 平流作用 文献标志码 ： Ａ 中图分类号 ： Ｐ ４ ５ ６ ． ７
０ 引 言
三峡水库位于湖北省宜昌市长 江支流上 ， 是 目前 世界上最大的水力发 电站。水库宽约２ ． ３ ｋ ｍ， 平均宽 度约 １ ｋ ｍ， 长 约６ ０ ０ ， ｋ ｍ， 水 域 面积 约 １ ０ ４ ０ 。三 峡 水库修建在两山之间， 形成 了明显的山地气候 区， 湖泊 效应与山地气候区结合 ， 导致周边 区域天气变得更加
文章编号 ：１ ６ ７ １ — １ ７ ４ ２ （ ２ ０ １ ５ ｝ ０ ４ — ０ ３ ７ ８ － ０ ７
三峡 水 库 对 宜 昌地 区天 气 影 响 的数值 模 拟
的影响， 这值得对其进行更加详细的分析研究 。 以往研究大都是利用观测资料进行客观统计分析 或者单一气候要素的局地气候效应影响， 而没有 真正 涉及到详细的气象要素 ， 因此文中主要研究水库建成 后对宜昌地区温度 ， 湿度 ， 风 等气象要素的影 响， 并通
在湖 面上空形成 了一个 小的环流系统。最后利 用 Ｃ Ｌ ＡＳ Ｓ模 式验证 平流作 用对相 对湿度 、 边 界层高度 的影 响。结
果表 明： 湖 面周 边区域相对湿度的变化取决 于湿度平 流作 用 ； 温度平流对边界层高 度的变化起 主导作 用 ， 影 响效 果
也最 明显 ； 湿度平流对边界层高度 的变化影 响较 小 ， 二者共 同作用 的影 响效果 最强 。 关 键 词： 气象学； 数值模 拟 ； 三峡 水库 ； 天 气影响 ； 平流作用 文献标志码 ： Ａ 中图分类号 ： Ｐ ４ ５ ６ ． ７
０ 引 言
三峡水库位于湖北省宜昌市长 江支流上 ， 是 目前 世界上最大的水力发 电站。水库宽约２ ． ３ ｋ ｍ， 平均宽 度约 １ ｋ ｍ， 长 约６ ０ ０ ， ｋ ｍ， 水 域 面积 约 １ ０ ４ ０ 。三 峡 水库修建在两山之间， 形成 了明显的山地气候 区， 湖泊 效应与山地气候区结合 ， 导致周边 区域天气变得更加
文章编号 ：１ ６ ７ １ — １ ７ ４ ２ （ ２ ０ １ ５ ｝ ０ ４ — ０ ３ ７ ８ － ０ ７
三峡 水 库 对 宜 昌地 区天 气 影 响 的数值 模 拟
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近年来，许多学者对三峡库区的气候变化进行
了相关研 究 （ 刘 海 隆，2003； 王 梅 华 等，2005； 张 强 等，2005） ，这些研究大多利用一些气象站点的数据 进行对比分析，但 1 个或多个站点的数据并不能代 表整个库区的气候特点； 另外，有关气候变化对三 峡水库水循环和水环境影响的定量研究尚不多见． 因此，本文拟在建立的耦合了污染负荷模拟模块的 三峡水库分布式水文模型的基础上，结合多个全球 气候模式的集合平均模拟结果，采用统计降尺度方 法将气候模式和分布式水文模型耦合，评估未来气 候变化对三峡库区污染负荷的影响．
基于分布式水文模型的三峡库区污染负荷对气候变
化的响应研究
丁相毅，周怀东* ，王宇晖，雷晓辉
中国水利水电科学研究院，北京 100038
收稿日期： 2011-10-07
修回日期： 2012-01-06
录用日期： 2012-02-08
摘要： 在建立的耦合了污染负荷模拟模块的三峡水库分布式水文模型的基础上，结合多个全球气候模式的集合平均模拟结果，采用统计降尺度 模型 SDSM 将全球气候模式和分布式水文模型耦合，评估了未来气候变化对三峡库区污染负荷的影响，考虑到研究中存在的不确定性，采用假 设情景法，分析了三峡库区污染负荷对不同降水量变化的响应情况． 结果表明，库区总氮和总磷负荷均与降水量成正相关，在降水量增加量相 同的情况下，总氮负荷变化比总磷更剧烈，而在降水量减少量相同的情况下，总磷负荷变化比总氮更剧烈． 另外，降水变化主要对三峡库区 4— 8 月的污染负荷量有较大影响． 关键词： 三峡库区； 分布式水文模型； 气候变化； 污染负荷
DOI:10.13671/j.hjkxxb.2012.08.027
第 32 卷第 8 期 2012 年 8 月
环境科学学报 Acta Scientiae Circumstantiae
Vol． 32，No． 8 Aug． ，2012
丁相毅，周怀东，王宇晖，等． 2012． 基于分布式水文模型的三峡库区污染负荷对气候变化的响应研究［J］． 环境科学学报，32（ 8） ： 1991-1998 Ding X Y，Zhou H D，Wang Y H，et al． 2012． Impacts of climate change on pollution load in the Three Gorges Reservoir based on a distributed hydrological model［J］． Acta Scientiae Circumstantiae，32（ 8） ： 1991-1998
文章编号： 0253-2468（ 2012） 08-1991-08
中图分类号： X820s of climate change on pollution load in the Three Gorges Reservoir based on a distributed hydrological model
有关气候变化对水循环过程影响的研究在 20 世纪 80 年代中期才引起国际水文界的重视，许多学 者选用不同的气候模式和水文模型在不同流域开 展了 相 关 研 究 （ Arnell，1999； Mimikou et al． ，2000； Matondo et al． ，2004） ，主要研究方法是将全球气候 模式（ GCM） 和水文模型松散耦合，以 GCM 的降水 和温度输出作为水文模型的输入，通过水文模型模 拟来评估气候变化的影响． 国内自 20 世纪 80 年代 起也迅速开展了气候变化对水文水资源影响的相 关研究，在国家“七五”、“八五”和“九五”科技攻关 计划中分别 选 择 西 北、华 北、淮 河 流 域 和 青 藏 高 原 作为研究区域设立了研究课题，许多学者采用假定 气候方案（ 王国庆等，2000） 和将 GCM 与水文模型 松散耦合的方法开展了相关研究（ 曹丽菁等，2004； 袁飞等，2005） ．
DING Xiangyi，ZHOU Huaidong* ，WANG Yuhui，LEI Xiaohui
China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100038
Received 7 October 2011；
received in revised form 6 January 2012；
1992
环境科学学报
32 卷
（ 郝秀平等，2010） ． 因此，评估气候变化对水环境的 影响，对区 域 经 济 社 会 发 展、水 资 源 安 全 和 生 态 环 境保护都具有重要意义．
三峡工程是举世闻名的特大型水利工程，具有 防洪、发电、航运及环保、养殖、供水等综合效益． 三 峡库区作为全国淡水资源的战略贮备基地，其水资 源和水环境状况不仅关系到库区社会经济的可持 续发展和人民身体健康，同时也将影响到整个长江 中下游地区的经济发展和生态状况． 然而，三峡水 库自 2003 年蓄水运行以来，地表水文情势发生了明 显变化，库区农田化肥、农药使用强度不断增加，农 业非点源污染危害日益凸显． 随着经济社会的不断 发展和全球气候的持续变暖，气候变化对水循环和 水环境的影响将日益加剧，未来气候变化条件下三 峡库区 水 环 境 如 何 演 变 已 成 为 公 众 普 遍 关 心 的 问题．
1 引言（ Introduction）
以全球变暖为特征的气候变化会对水循环的 各个环节产生直接影响，驱动降水、蒸发、径流等水 文要素的变化增加了水文极端事件发生的概率； 同
时，这些因 素 也 会 对 水 环 境 产 生 重 要 影 响，如 温 度 的变化直接控制着水体中的水文、生态条件，降水、 径流及洪涝干旱的发生频率则会影响到水体内的 污染物和营养盐的迁移转化过程，这不仅改变了水 体的物理性质，也影响着水体中的化学和生物特性
基金项目： 国家水体污染控制与治理科技重大专项（ No． 2009ZX07104-001） ； 国家重点基础研究发展计划（ 973） 项目（ No． 2006CB403404） ； 中国 博士后科学基金项目（ No． 0135012011） ； 国家自然科学基金项目（ No． 51109223，50939006，51021006） Supported by the National Major Special Project on Science and Technology of Water Body Pollution Control and Treatment （ No． 2009ZX07104-001） ， the National Key Basic Research Program of China （ No． 2006CB403404） ，the China Postdoctoral Science Foundation Funded Project （ No． 0135012011） and the National Natural Science Foundation of China （ No． 51109223，50939006，51021006） 作者简介： 丁相毅（ 1984—） ，男，博士，E-mail： dingxiangyi840318@ 163． com； * 通讯作者（ 责任作者） ，E-mail： hdzhou@ iwhr． com Biography： DING Xiangyi （ 1984—） ，male，Ph． D． ，E-mail： dingxiangyi840318@ 163． com； * Corresponding author，E-mail： hdzhou@ iwhr． com
accepted 8 February 2012
Abstract： This paper evaluates the impacts of future climate change on pollution load in the Three Gorges Reservoir based on the ensemble average simulation results of several General Circulation Model （ GCMs） and a distributed hydrological model with a pollution load simulation module． GCM outputs and the hydrological model are coupled using a statistical downscaling model． In addition，considering the uncertainties existed in the study，this paper evaluates the responses of pollution loads in the Three Gorges Reservoir to precipitation changes in different assumption scenarios． The research results indicate that，total nitrogen and phosphorus load in the Three Gorges Reservoir are both positively associated with precipitation． The process of total nitrogen has a more intense change than that of total phosphorus when precipitation increases，while the process of total phosphorus has a more intense change than that of total nitrogen when precipitation decreases． Additionally，precipitation change mainly affects the pollution load from April to August in the Three Gorges Reservoir． Keywords： the Three Gorges Reservoir； distributed hydrological model； climate change； pollution load
了相关研 究 （ 刘 海 隆，2003； 王 梅 华 等，2005； 张 强 等，2005） ，这些研究大多利用一些气象站点的数据 进行对比分析，但 1 个或多个站点的数据并不能代 表整个库区的气候特点； 另外，有关气候变化对三 峡水库水循环和水环境影响的定量研究尚不多见． 因此，本文拟在建立的耦合了污染负荷模拟模块的 三峡水库分布式水文模型的基础上，结合多个全球 气候模式的集合平均模拟结果，采用统计降尺度方 法将气候模式和分布式水文模型耦合，评估未来气 候变化对三峡库区污染负荷的影响．
基于分布式水文模型的三峡库区污染负荷对气候变
化的响应研究
丁相毅，周怀东* ，王宇晖，雷晓辉
中国水利水电科学研究院，北京 100038
收稿日期： 2011-10-07
修回日期： 2012-01-06
录用日期： 2012-02-08
摘要： 在建立的耦合了污染负荷模拟模块的三峡水库分布式水文模型的基础上，结合多个全球气候模式的集合平均模拟结果，采用统计降尺度 模型 SDSM 将全球气候模式和分布式水文模型耦合，评估了未来气候变化对三峡库区污染负荷的影响，考虑到研究中存在的不确定性，采用假 设情景法，分析了三峡库区污染负荷对不同降水量变化的响应情况． 结果表明，库区总氮和总磷负荷均与降水量成正相关，在降水量增加量相 同的情况下，总氮负荷变化比总磷更剧烈，而在降水量减少量相同的情况下，总磷负荷变化比总氮更剧烈． 另外，降水变化主要对三峡库区 4— 8 月的污染负荷量有较大影响． 关键词： 三峡库区； 分布式水文模型； 气候变化； 污染负荷
DOI:10.13671/j.hjkxxb.2012.08.027
第 32 卷第 8 期 2012 年 8 月
环境科学学报 Acta Scientiae Circumstantiae
Vol． 32，No． 8 Aug． ，2012
丁相毅，周怀东，王宇晖，等． 2012． 基于分布式水文模型的三峡库区污染负荷对气候变化的响应研究［J］． 环境科学学报，32（ 8） ： 1991-1998 Ding X Y，Zhou H D，Wang Y H，et al． 2012． Impacts of climate change on pollution load in the Three Gorges Reservoir based on a distributed hydrological model［J］． Acta Scientiae Circumstantiae，32（ 8） ： 1991-1998
文章编号： 0253-2468（ 2012） 08-1991-08
中图分类号： X820s of climate change on pollution load in the Three Gorges Reservoir based on a distributed hydrological model
有关气候变化对水循环过程影响的研究在 20 世纪 80 年代中期才引起国际水文界的重视，许多学 者选用不同的气候模式和水文模型在不同流域开 展了 相 关 研 究 （ Arnell，1999； Mimikou et al． ，2000； Matondo et al． ，2004） ，主要研究方法是将全球气候 模式（ GCM） 和水文模型松散耦合，以 GCM 的降水 和温度输出作为水文模型的输入，通过水文模型模 拟来评估气候变化的影响． 国内自 20 世纪 80 年代 起也迅速开展了气候变化对水文水资源影响的相 关研究，在国家“七五”、“八五”和“九五”科技攻关 计划中分别 选 择 西 北、华 北、淮 河 流 域 和 青 藏 高 原 作为研究区域设立了研究课题，许多学者采用假定 气候方案（ 王国庆等，2000） 和将 GCM 与水文模型 松散耦合的方法开展了相关研究（ 曹丽菁等，2004； 袁飞等，2005） ．
DING Xiangyi，ZHOU Huaidong* ，WANG Yuhui，LEI Xiaohui
China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100038
Received 7 October 2011；
received in revised form 6 January 2012；
1992
环境科学学报
32 卷
（ 郝秀平等，2010） ． 因此，评估气候变化对水环境的 影响，对区 域 经 济 社 会 发 展、水 资 源 安 全 和 生 态 环 境保护都具有重要意义．
三峡工程是举世闻名的特大型水利工程，具有 防洪、发电、航运及环保、养殖、供水等综合效益． 三 峡库区作为全国淡水资源的战略贮备基地，其水资 源和水环境状况不仅关系到库区社会经济的可持 续发展和人民身体健康，同时也将影响到整个长江 中下游地区的经济发展和生态状况． 然而，三峡水 库自 2003 年蓄水运行以来，地表水文情势发生了明 显变化，库区农田化肥、农药使用强度不断增加，农 业非点源污染危害日益凸显． 随着经济社会的不断 发展和全球气候的持续变暖，气候变化对水循环和 水环境的影响将日益加剧，未来气候变化条件下三 峡库区 水 环 境 如 何 演 变 已 成 为 公 众 普 遍 关 心 的 问题．
1 引言（ Introduction）
以全球变暖为特征的气候变化会对水循环的 各个环节产生直接影响，驱动降水、蒸发、径流等水 文要素的变化增加了水文极端事件发生的概率； 同
时，这些因 素 也 会 对 水 环 境 产 生 重 要 影 响，如 温 度 的变化直接控制着水体中的水文、生态条件，降水、 径流及洪涝干旱的发生频率则会影响到水体内的 污染物和营养盐的迁移转化过程，这不仅改变了水 体的物理性质，也影响着水体中的化学和生物特性
基金项目： 国家水体污染控制与治理科技重大专项（ No． 2009ZX07104-001） ； 国家重点基础研究发展计划（ 973） 项目（ No． 2006CB403404） ； 中国 博士后科学基金项目（ No． 0135012011） ； 国家自然科学基金项目（ No． 51109223，50939006，51021006） Supported by the National Major Special Project on Science and Technology of Water Body Pollution Control and Treatment （ No． 2009ZX07104-001） ， the National Key Basic Research Program of China （ No． 2006CB403404） ，the China Postdoctoral Science Foundation Funded Project （ No． 0135012011） and the National Natural Science Foundation of China （ No． 51109223，50939006，51021006） 作者简介： 丁相毅（ 1984—） ，男，博士，E-mail： dingxiangyi840318@ 163． com； * 通讯作者（ 责任作者） ，E-mail： hdzhou@ iwhr． com Biography： DING Xiangyi （ 1984—） ，male，Ph． D． ，E-mail： dingxiangyi840318@ 163． com； * Corresponding author，E-mail： hdzhou@ iwhr． com
accepted 8 February 2012
Abstract： This paper evaluates the impacts of future climate change on pollution load in the Three Gorges Reservoir based on the ensemble average simulation results of several General Circulation Model （ GCMs） and a distributed hydrological model with a pollution load simulation module． GCM outputs and the hydrological model are coupled using a statistical downscaling model． In addition，considering the uncertainties existed in the study，this paper evaluates the responses of pollution loads in the Three Gorges Reservoir to precipitation changes in different assumption scenarios． The research results indicate that，total nitrogen and phosphorus load in the Three Gorges Reservoir are both positively associated with precipitation． The process of total nitrogen has a more intense change than that of total phosphorus when precipitation increases，while the process of total phosphorus has a more intense change than that of total nitrogen when precipitation decreases． Additionally，precipitation change mainly affects the pollution load from April to August in the Three Gorges Reservoir． Keywords： the Three Gorges Reservoir； distributed hydrological model； climate change； pollution load