發(fā)布時間：2020-10-15 21:43

　　 ABCD模型是由美國學者Thomas提出的氣候水文模型,只有4個參數(shù)(a,b,c,d),以降水量和潛在蒸散量為輸入,可同時模擬蒸散、徑流以及土壤水、地下水的變化,適用于進行月步長或年步長流域模擬。本論文把ABCD模型用于研究多個流域水文狀態(tài)的氣候響應特征。第1個案例是美國那布拉斯加州北Loup河流域,該流域具備超過60年的氣象和水文數(shù)據(jù)。通過對初值和參數(shù)進行敏感性分析,發(fā)現(xiàn)模型初值誤差只影響10年以內(nèi)的模擬結果。利用對初值不敏感時期的實測徑流量優(yōu)化識別了模型參數(shù),模擬得到的地下水儲量變化與前人根據(jù)地下水位變化推算的結果基本一致,驗證了ABCD模型的有效性。以50年一遇的極端干旱和極端濕潤氣候條件為情景,采用ABCD模型預測了流域水文狀態(tài)的可能變化,結果表明土壤水很快適應了氣候變化,對徑流幾乎沒有調(diào)節(jié)作用,而地下水響應較慢,其儲量衰減或增加一半所需要的時間均超過10年,從而降低了流域徑流對極端氣候的敏感性。第2個案例是中國鄂爾多斯高原的海流兔河流域,模擬得到的基流量與前人得到的結果基本一致,也驗證了ABCD模型的有效性。該流域對極端氣候情景的響應與前一個案例基本一致,而且地下水儲量對極端氣候的響應更慢。ABCD模型的潛在缺陷是沒有考慮地下水蒸發(fā),不一定能夠充分反映鄂爾多斯高原的特點。以鄂爾多斯高原為背景,本論文采用HYDRUS模型與ABCD模型對比的方式,研究了ABCD模型變量和參數(shù)的物理意義。以HYDRUS-1D模擬的土壤-植物-大氣連續(xù)體(SPAC)模型逐日步長結果作為實際蒸散量,用ABCD模型擬合月尺度和年尺度的實際蒸散量,在此基礎上再對土壤水儲量和泄漏量的模擬結果進行評價。結果表明:在月尺度上,采用實際蒸散量校正后的ABCD模型不能得到真實的月泄漏量和土壤水儲量變化;在年尺度上,采用實際蒸散量校正后的ABCD模型可以近似得到泄漏量,卻不能真實模擬土壤水儲量變化。HYDRUS模型對蒸散量的模擬結果與各個土壤水力參數(shù)(飽和含水率?s,殘余含水率?r,飽和滲透系數(shù)Ks,曲線參數(shù)?和n)都有一定的關聯(lián)。反演識別的ABCD模型結果主要取決于參數(shù)a和b的值,本文分析了這2個參數(shù)與傳統(tǒng)水文地質參數(shù)的相關關系。
【學位單位】：中國地質大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：P333;P339
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 前言
    1.1 選題意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 全球氣候變化趨勢
        1.2.2 流域水文對氣候變化響應的評估模型
        1.2.3 概念性模型優(yōu)點和存在的問題
    1.3 研究內(nèi)容和技術路線
第2章 ABCD模型原理
    2.1 發(fā)展歷程
    2.2 模型結構和公式
    2.3 參數(shù)物理意義的初步分析
第3章 用ABCD模型分析NLRB流域
    3.1 美國NLRB流域概況
    3.2 流域長時間序列數(shù)據(jù)
    3.3 ABCD模型參數(shù)反演
        3.3.1 反演方法和參數(shù)取值區(qū)間
        3.3.2 反演結果和效率評價
    3.4 對極端氣候響應的模擬
        3.4.1 情景設計
        3.4.2 模擬結果及分析
第4章 用ABCD模型分析海流兔河流域
    4.1 海流兔河流概況
        4.1.1 地理位置
        4.1.2 地質和水文地質背景
        4.1.3 水文變化及人類活動的影響
    4.2 流域數(shù)據(jù)初步分析
        4.2.1 氣候數(shù)據(jù)
        4.2.2 水文數(shù)據(jù)
    4.3 海流兔河流域的ABCD模型
        4.3.1 模型參數(shù)識別
        4.3.2 反演結果和效率評價
        4.3.3 極端氣候的水文情景模擬
第5章 基于HYDRUS模擬的ABCD模型參數(shù)分析
    5.1 問題及其研究思路
    5.2 土壤-植物-大氣連續(xù)體模型設計
        5.2.1 SPAC模型框架
        5.2.2 氣候情景設計
        5.2.4 預熱期分析
    5.3 HYDRUS模擬結果的參數(shù)敏感性
        5.3.1 土壤殘余含水率
        5.3.2 土壤飽和含水率
        5.3.3 土壤水分特征曲線參數(shù)
        5.3.4 土壤飽和滲透系數(shù)
        5.3.5 參數(shù)敏感性小結
        5.3.6 參數(shù)的聯(lián)合影響
    5.4 ABCD模型參數(shù)的物理相關性
        5.4.1 水文月尺度模型的等效參數(shù)
        5.4.2 水文年尺度模型的等效參數(shù)
        5.4.3 月尺度參數(shù)相關性分析
        5.4.4 年尺度參數(shù)相關性分析
第6章 結論和建議
    6.1 主要結論
    6.2 問題和建議
致謝
參考文獻
作者簡介

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本文編號：2842286