基於分散式水文模擬的乾旱綜合評估及演變機制研究

《基於分散式水文模擬的乾旱綜合評估及演變機制研究》是依託河海大學，由江善虎擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於分散式水文模擬的乾旱綜合評估及演變機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：江善虎
• 依託單位：河海大學

項目摘要

乾旱的發生、發展受到氣象和水文特性的影響，在評估乾旱時需要考慮氣象和水文要素時空變異性對乾旱的作用機制，而現有的乾旱評估指標在描述水文過程影響方面存在明顯不足。本項目結合地面觀測、遙感反演和歷史記載信息，綜合利用統計診斷、機理分析和數值建模方法：（1）採用基於葉面積指數的Penman Monteith模型和SCS-CN模型，改進傳統混合產流模型中蒸散發和蓄水容量計算，建立顯式表征地形地貌、土壤特性、植被覆蓋對流域蒸散發、產匯流時空異質性影響的分散式混合產流模型；（2）耦合分散式混合產流模型與PDSI旱度模式，借鑑SPI標準化思想改進PDSI模式中標準化過程，構建機理性PDSI乾旱綜合評估模式，揭示變化環境下流域乾旱時空演變規律；（3）模擬不同氣候與土地利用/覆被情景下乾旱演變過程，探究氣候與土地利用/覆被變化對乾旱演變的影響機理。研究成果對提升我國乾旱災害監測預警與綜合應對能力具有重要意

結題摘要

乾旱的發生、發展受到氣象和水文特性的影響，在評估乾旱時需要考慮氣象和水文要素時空變異性對乾旱的作用機制，而現有的乾旱評估指標在描述水文過程影響方面存在明顯不足。本項目結合地面觀測、遙感反演和歷史記載信息，綜合利用統計診斷、機理分析和數值建模方法，系統開展了基於分散式水文模擬的乾旱綜合評估與演變機制研究，取得以下成果： （1）利用多源下墊面空間信息，發展了基於遙感的蒸散發計算模型PML，創建了組合蓄滿與超滲兩種產流機制、耦合PML的新一代分散式新安江模型，該模型顯式表征了地形、葉面積指數、根系、植物生理等特性對流域產匯流過程的作用機理。 （2）耦合分散式水文模型與帕默爾乾旱指數（PDSI）構建了機理性PDSI指數，改進了PDSI中蒸散發能力和水量平衡的計算，有效解決了原始PDSI指數對氣溫敏感性過高的問題。機理性PDSI指數強化了對流域水文過程物理機制的描述，反映的乾旱面積、趨勢等特徵更加客觀合理。 （3）提出了變動閾值計算方法（TLMv）和基於參數移植的標準化徑流指數（SRIt）計算方法，研究了水資源量發生顯著變化的老哈河流域水文乾旱演變特徵。結果顯示，當考慮人類活動影響時，使用兩種方法識別出的實際水文乾旱較自然乾旱，在歷時上分別擴大了3-9倍和4-12倍（前者為TLMv方法識別結果，後者為SRIt方法識別結果，下同），在乾旱嚴重程度上分別擴大了4-11倍和8-15倍。 （4）基於變動閾值TLM法和移植參數SRI法，提出了定量評估氣候變化和人類活動對水文乾旱影響的概念性框架，計算了北方半乾旱的老哈河流域1980年以來環境變化對水文乾旱影響的相對貢獻，發現人類活動是影響水文乾旱的主導因素，且其貢獻率呈現年代季上升的趨勢。 （5）迄今為止，本項目發表學術論文14篇（其中SCI檢索論文10篇、EI檢索論文1篇），參編英文專著1部，申報發明專利、軟體著作權各1項，獲教育部自然科學二等獎1項（4/12），培養博士研究生2名、碩士研究生4名，參加國際學術會議2人次、國內學術會議7人次。