不同区域气候变化的流域水文效应及不确定性的多模式对比研究

以黄河一级支流温带半干旱区皇甫川流域和长江三峡大坝坝首一级支流亚热带湿润区香溪河流域作为研究区，通过收集和整理已有观测数据，分析不同流域气候-水文关系，通过多个水文模型在南北不同流域的应用以及多个气候情景的降尺度，分析水文模型的模拟效果和适用性，定量区分由于水文模型导致的气候变化对水文过程影响的差异，探讨不同气候带（温带半干旱区和亚热带湿润区）气候变化对流域水文过程的影响；通过不确定性分析，有效降低由于模型参数导致的不确定性。本研究可以加强对不同气候区典型流域水文循环过程及气候变化对水文过程影响的理解，从而为政府开展未来的水资源管理提供决策支持，也为不同流域应对气候变化的影响提供科学依据。

本研究以黄河中游一级支流皇甫川流域和长江三峡大坝坝首一级支流香溪河流域作为研究区，揭示不同气候区典型流域的气候－水文关系及其变化特征，比较物理性水文模型和概念性水文模型在不同流域的适用性，发展水文预估的不确定性评估方法，预估气候变化对不同流域水文水资源的影响，定量区分气候变化对南北流域水文水资源影响的差异和不确定性。. 项目严格按照研究计划执行，全面落实，进展顺利，实现了项目确定的研究目标，完成了项目计划书的研究任务，同时为进一步开展该领域的科学研究奠定了的基础，拓展了空间。研究揭示的气候变化对不同气候区年和季节径流量影响的差异，以及极端径流相对于平均流量的变化差异，对流域尺度水资源管理和适应气候变化更有意义。.1）观测结果表明，皇甫川流域和香溪河流域的年平均气温分别在1987年和1996年出现突变；两个典型流域的降水量都在波动中略有减少；而皇甫川流域的年径流量明显减少。.2）在不同气候预估情景下，中国北方半干旱区的皇甫川流域和南方湿润区的香溪河流域表现为较一致的增暖湿趋势，并且北方的温度和降水的增加要比南方更为明显。.3）SWAT、DHSVM、VSIM和HBV模型经过参数率定后都能较好的模拟两个典型流域观测的月径流量。通过不同水文模型对产水量和蒸散量的模拟对比可见，在半干旱区的皇甫川流域，蒸散量占产水量的78％，而在香溪河流域蒸散量占产水量的51％。不同水文模型对于水量平衡的模拟具有一定的差异。.4）基于LH-OTA(拉丁超立方采样与单次单因子法)对水文模型的参数敏感性进行分析，可以保证敏感性分析的充分和有效性；基于SCE-UA算法进行参数全局优化，可以实现对模型的自动参数率定。.5）未来皇甫川流域和香溪河流域的径流量表现为一致性的增加，并且随着年代的推移，年径流量增加更为明显。其中皇甫川流域径流量的峰值增加，香溪河流域径流量的峰值推后；全球模式结构是水文预估的不确定最主要来源，两个流域的极端流量在未来都不同程度的增加，但皇甫川流域以平均流量增加为主，而香溪河流域主要表现为极端流量的增加。.6）在全球1℃- 6 ℃增温下，蒸散量、径流量等水循环要素随着温度的升高呈近线性增加，径流量对温度升高最为敏感，而潜在蒸散量对升温敏感性较小；皇甫川年蒸散量占降水量的比例随着温度的升高波动；而香溪河流域则随着温度的升高而减少；夏季的蒸散量表现为较一致的减少.