變化環(huán)境下地表水資源評(píng)價(jià)方法

前言

在水資源評(píng)價(jià)中，通常將河川徑流的年徑流量作為地表水資源量。由于受氣候變化與頻繁的人類活動(dòng)影響，流域徑流形成的物理?xiàng)l件發(fā)生了較大的變化，使得用于地表水資源評(píng)價(jià)計(jì)算的年徑流序列失去了一致性。過(guò)去采用的流域內(nèi)工農(nóng)業(yè)、生活等用水量調(diào)查方法，雖然還原了天然產(chǎn)水量中的引水量、耗水量、流域內(nèi)各水庫(kù)水面蒸發(fā)的增耗量，但只能解決流域內(nèi)人類活動(dòng)直接引起的水量還原計(jì)算問(wèn)題，而無(wú)法解決由于氣候變化和流域下墊面變化間接引起的徑流量變異問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的“還原”或“還現(xiàn)”方法所推求的年徑流頻率分布只能反映過(guò)去或現(xiàn)狀的徑流形成條件，而無(wú)法反映環(huán)境變化條件下，特別是未來(lái)某個(gè)水平年的徑流狀況。就國(guó)際水文水資源研究領(lǐng)域而言，其前沿問(wèn)題突出反映在強(qiáng)調(diào)變化環(huán)境下的水循環(huán)及水資源形成規(guī)律研究。1997年聯(lián)合國(guó)教科文組織（UNESCO）國(guó)際水文計(jì)劃頒布的《水資源評(píng)價(jià)：國(guó)家能力評(píng)估手冊(cè)》指出，水資源評(píng)價(jià)方法需要考慮水量的時(shí)間空間變異特征，特別需要考慮氣候變化以及土地利用和覆被變化對(duì)水資源的影響。進(jìn)入21世紀(jì)，聯(lián)合國(guó)教科文組織又專門實(shí)施了“全球水資源評(píng)價(jià)計(jì)劃”（WWAP），要求從更大尺度評(píng)價(jià)全球水資源的變化。2007年1月，在法國(guó)巴黎發(fā)布的政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）的第四次評(píng)估報(bào)告中指出自20世紀(jì)中期以來(lái)，氣候變暖已經(jīng)成為公認(rèn)的事實(shí)，如何適應(yīng)這種變化，如何減緩這個(gè)變化將成為全球面對(duì)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。全球水系統(tǒng)計(jì)劃（GWSP）執(zhí)行主席Vorosmarty認(rèn)為：“各種人為因素以直接或間接的方式對(duì)區(qū)域和全球水循環(huán)產(chǎn)生了重要影響，這些因素包括土地利用變化、河道工程措施、灌溉、耗水損失、水生棲息地的消失以及污染。大量證據(jù)表明人類在更廣泛的領(lǐng)域干擾了水循環(huán)的基本特性，由此產(chǎn)生了一系列水安全和生態(tài)安全問(wèn)題，并且這些問(wèn)題的產(chǎn)生機(jī)理亟待研究，尤其是對(duì)于發(fā)展中國(guó)家?！币虼?，如何評(píng)價(jià)變化環(huán)境下的地表水資源量（年徑流量）已成為當(dāng)今國(guó)內(nèi)外水文水資源調(diào)查評(píng)價(jià)研究領(lǐng)域的關(guān)鍵問(wèn)題。地表水資源量評(píng)價(jià)的實(shí)質(zhì)為對(duì)年徑流序列的頻率計(jì)算，這又細(xì)化為三個(gè)問(wèn)題：首先，年徑流序列是否具有一致性，如果不一致，那么在什么時(shí)間以何種形式發(fā)生了變異？其次，由于氣候變化和人類活動(dòng)造成下墊面環(huán)境變化而引起的年徑流序列變異，如何運(yùn)用流域水文模型來(lái)模擬和預(yù)測(cè)？最后，如何通過(guò)處理非一致性年徑流序列來(lái)推求其適應(yīng)變化環(huán)境的頻率分布？

內(nèi)容概要

本書針對(duì)由于氣候變化以及土地利用和覆被變化導(dǎo)致的年徑流序列非一致性問(wèn)題，系統(tǒng)地介紹了作者在變化環(huán)境下地表水資源評(píng)價(jià)方法方面的研究成果，全書由3篇共16章構(gòu)成。第一篇基礎(chǔ)理論，簡(jiǎn)要介紹了水文統(tǒng)計(jì)、水文時(shí)間序列分析、水資源評(píng)價(jià)三個(gè)方面的基礎(chǔ)理論知識(shí)；第二篇統(tǒng)計(jì)途徑，主要介紹了水文變異診斷系統(tǒng)、適應(yīng)變化環(huán)境的水文頻率計(jì)算原理、基于趨勢(shì)分析、跳躍分析和降雨徑流關(guān)系的地表水資源評(píng)價(jià)方法及其在官?gòu)d水庫(kù)以上流域、疏勒河流域和黃壁莊流域的應(yīng)用；第三篇成因途徑，主要介紹了考慮土地利用/覆被變化的集總式流域水文模型、基于LWHM-LUCC模型的地表水資源評(píng)價(jià)方法及其在無(wú)定河流域的應(yīng)用。    本書可供水文水資源學(xué)科、資源科學(xué)、地理科學(xué)、環(huán)境科學(xué)的科研人員，大學(xué)教師和相關(guān)專業(yè)的高年級(jí)本科生和研究生，以及從事水利工程、水土保持工程和環(huán)境工程的技術(shù)人員閱讀參考。

書籍目錄

前言第1章  緒論  1.1  研究背景  1.2  研究目的和意義  1.3  水資源及水資源評(píng)價(jià)概念  1.4  水資源評(píng)價(jià)研究進(jìn)展  1.5  研究思路及研究?jī)?nèi)容  1.6  主要特色  1.7  小結(jié)  參考文獻(xiàn)第一篇  基礎(chǔ)理論  第2章  水文統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)    2.1  水文現(xiàn)象的隨機(jī)性    2.2  概率論與統(tǒng)計(jì)學(xué)的基本概念    2.3  水文分布    2.4  水文分布參數(shù)估計(jì)    2.5  假設(shè)檢驗(yàn)    2.6  相關(guān)分析    2.7  小結(jié)    參考文獻(xiàn)　第3章  水文時(shí)間序列分析基礎(chǔ)  　3.1  概述　  3.2  水文序列分析原理　  3.3  水文序列的蒙特卡羅模擬　  3.4  小結(jié)　  參考文獻(xiàn)　第4章  水資源評(píng)價(jià)基礎(chǔ)　  4.1  水資源評(píng)價(jià)的概念及意義　  4.2  水資源基礎(chǔ)評(píng)價(jià)　  4.3  水資源利用評(píng)價(jià)　  4.4  水環(huán)境評(píng)價(jià)　  4.5  小結(jié)　  參考文獻(xiàn)第二篇  統(tǒng)計(jì)途徑　第5章  水文變異診斷系統(tǒng)　  5.1  水文變異定義　  5.2  變異診斷系統(tǒng)　  5.3  初步診斷　  5.4  詳細(xì)診斷　  5.5  綜合診斷　  5.6  權(quán)重計(jì)算原理　  5.7  診斷結(jié)論輸出  　5.8  小結(jié)　  參考文獻(xiàn)　第6章  適應(yīng)變化環(huán)境的水文頻率計(jì)算原理  　6.1  引言　  6.2  非一致性序列水文頻率計(jì)算的假設(shè)前提　  6.3  非一致性序列水文頻率計(jì)算的一般方法　  6.4  小結(jié)　  參考文獻(xiàn)　第7章  基于趨勢(shì)分析的官?gòu)d水庫(kù)以上流域地表水資源評(píng)價(jià)  　7.1  流域概況　  7.2  年降雨序列變異診斷分析　  7.3  年徑流序列變異診斷分析　  7.4  基于趨勢(shì)分析的年徑流序列頻率計(jì)算　  7.5  小結(jié)　  參考文獻(xiàn)　第8章  基于跳躍分析的疏勒河流域地表水資源評(píng)價(jià)  　8.1  流域概況　  8.2  年降雨序列變異診斷分析　  8.3  年徑流序列變異診斷分析　  8.4  基于跳躍分析的年徑流序列頻率計(jì)算　  8.5  小結(jié)　  參考文獻(xiàn)　第9章  基于降雨徑流關(guān)系的黃壁莊流域地表水資源評(píng)價(jià)　  9.1  流域概況　  9.2  年降雨序列變異診斷分析　  9.3  年徑流序列變異診斷分析　  9.4  基于降雨徑流關(guān)系的地表水資源評(píng)價(jià)方法　  9.5  基于降雨徑流關(guān)系的年徑流序列頻率計(jì)算　  9.6  小結(jié)　  參考文獻(xiàn)第三篇  成因途徑　第10章  基于LWHM-LUCC模型的地表水資源評(píng)價(jià)方法　  10.1  引言　  10.2  研究思路及內(nèi)容　  10.3  研究特色　  10.4  小結(jié)　  參考文獻(xiàn)　第11章  考慮土地利用／覆被變化的流域水文模型  　11.1  基于Shrevc河鏈概念的單元?jiǎng)澐址椒ā? 11.2  土地資源分類系統(tǒng)　  11.3  單元水文結(jié)構(gòu)  　11.4  單元模型介紹　  11.5  WHMLUCC單元水文模型的擴(kuò)展　  11.6  小結(jié)　  參考文獻(xiàn)　第12章  無(wú)定河流域水文變異分析及近期土地利用信息提取　  12.1  無(wú)定河流域概況　  12.2  無(wú)定河流域水文變異分析　  12.3  無(wú)定河流域地貌信息與現(xiàn)狀土地利用信息提取　  12.4  小結(jié)　  參考文獻(xiàn)　第13章  無(wú)定河流域過(guò)去土地利用信息反演　  13.1  無(wú)定河流域WHM-LUCC模型參數(shù)率定　  13.2  模型參數(shù)合理性分析　  13.3  過(guò)去土地利用信息反演　  13.4  反演土地利用信息的合理性分析　  13.5  小結(jié)　  參考文獻(xiàn)　第14章  無(wú)定河流域未來(lái)土地利用信息預(yù)測(cè)　  14.1  馬爾可夫鏈模型基本原理　  14.2  無(wú)定河流域土地利用類型轉(zhuǎn)換變化　  14.3  無(wú)定河流域未來(lái)土地利用信息預(yù)測(cè)　  14.4  小結(jié)　  參考文獻(xiàn)　第15章  變化環(huán)境下無(wú)定河流域地表水資源評(píng)價(jià)　  15.1  無(wú)定河流域的氣候變化情況　  15.2  變化環(huán)境下年徑流模擬計(jì)算　  15.3  變化環(huán)境下的地表水資源評(píng)價(jià)　  15.4  小結(jié)　  參考文獻(xiàn)　第16章  結(jié)論與展望　  16.1  研究成果和主要結(jié)論　  16.2  存在的不足　  16.3  展望

章節(jié)摘錄

插圖：9.4基于降雨徑流關(guān)系的地表水資源評(píng)價(jià)方法基于降雨徑流關(guān)系的地表水資源評(píng)價(jià)方法，首先建立下墊面變化前后年降雨徑流關(guān)系圖，通過(guò)關(guān)系圖反映下墊面變化前后對(duì)年徑流量的影響程度及影響規(guī)律。下墊面變化前的年降雨徑流關(guān)系線，基本上反映了序列穩(wěn)定的隨機(jī)性變化規(guī)律；而下墊面變化前后年降雨徑流關(guān)系線之間的差異，則反映了序列的確定性變化規(guī)律。這種方法簡(jiǎn)單、實(shí)用，只要有降雨徑流資料就可以建立合理的關(guān)系線，避免了模型方法需要收集大量的資料及率定參數(shù)等一系列的繁瑣工作，因此該方法便于推廣，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。建立了下墊面變化（變異點(diǎn)）前后序列的降雨徑流關(guān)系之后，就可以分離出確定性成分和隨機(jī)性成分，然后采用適應(yīng)變化環(huán)境的水文頻率計(jì)算方法進(jìn)行水資源評(píng)價(jià)，其計(jì)算原理如圖9-16所示。9.4.1變異時(shí)段劃分從詳細(xì)診斷、綜合診斷可以知道，黃壁莊流域年降雨序列沒(méi)有變異，而年徑流序列存在變異，且其變異形式為跳躍變異，變異發(fā)生在1967年。由于該站降雨序列無(wú)變異，因此，徑流序列變異主要由于下墊面的變化引起。故將徑流序列劃分為兩個(gè)階段：變異前階段1956～1967年，變異后階段1968～1998年。

編輯推薦

《變化環(huán)境下地表水資源評(píng)價(jià)方法》由科學(xué)出版社出版。

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