【摘 要】
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随着社会经济的发展,水库建设、农业灌溉等人类活动显著改变了水循环过程,但部分流域尤其是澜沧江-湄公河这样的跨境河流,难以获取相关的调度运行以及取用水数据,与社会安全、企业经济效益等相关的水库调度运行数据更是难以获得,因此量化各种人类活动对径流的影响存在困难。为此,本文聚焦澜沧江-湄公河流域,基于遥感卫星的降雨产品、影像数据、测高数据,以及全球开源的GIS数据、各国公报数据等多源数据量化人类活动对径
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随着社会经济的发展,水库建设、农业灌溉等人类活动显著改变了水循环过程,但部分流域尤其是澜沧江-湄公河这样的跨境河流,难以获取相关的调度运行以及取用水数据,与社会安全、企业经济效益等相关的水库调度运行数据更是难以获得,因此量化各种人类活动对径流的影响存在困难。为此,本文聚焦澜沧江-湄公河流域,基于遥感卫星的降雨产品、影像数据、测高数据,以及全球开源的GIS数据、各国公报数据等多源数据量化人类活动对径流的影响。具体而言,通过建立SWAT水文模型,模拟澜沧江-湄公河流域天然状态下的水文过程,利用遥感监测的方式获取水库的蓄水量变化,进而推求水库的调度规则,以分析量化流域内水库建设、农业灌溉等人类活动对径流的影响。取得的主要研究成果如下:(1)考虑降雨产品精度和时间跨度问题,采用两种降雨产品建立澜沧江-湄公河流域水文模型,在天然期(1960-2005年)利用APHRODITE降雨数据进行率定和验证,在人类活动影响期(2006-2018年)利用TRMM降雨数据进行模拟,并着重验证了两种数据重叠时期的模拟精度,结果表明两种降雨产品都具有较好的模拟精度,可用来在该流域驱动SWAT水文模型。(2)针对水库蓄水对径流的影响问题,本文选用具一定代表性的、不同调节能力的、干流支流水库(澜沧江干流4座,湄公河支流5座),融合利用了Jason-2、SARAL、ICESat-2等测高卫星数据以及Landsat-8卫星的影像数据,并充分考虑了不同卫星产品之间的观测精度、重访周期、历史观测时间、空间观测范围等特征,经过数据的偏差校正与数据融合后,可反演获得长时序、高精度的水库水位观测数据。结合DEM数据建立的水位-面积关系曲线,可推求水库蓄水量的历史变化过程。该方法可推广到其他无资料区域的水体蓄水量反演中。(3)利用流域SWAT水文模型模拟了农业灌溉对径流的影响,结果表明清盛站(CS)、琅勃拉邦站(LP)、穆达汉站(MK)、巴色站(PS)以及上丁站(ST)在灌溉的影响下年平均径流量均呈现减少的趋势。且从上游至下游减少量逐渐增加,由清盛站(CS)减少3.3%至上丁站(ST)减少14.8%。(4)基于SWAT模型模拟的水库入流、以及水库蓄量的历史变化数据,推求了水库的控制运用过程,并以入库流量、库容为自变量,出库流量为因变量,采用多元非线性回归模型拟合了水库的调度规则。在此基础上,定量分析了水库控制运行对径流的影响,结果表明:水库调度主要改变了径流的年内分配过程,汛期使径流量减少,非汛期使径流量增加。空间上,汛期径流改变率由清盛站(CS)减小12.7%至上丁站(ST)减少2.4%,非汛期改变率由清盛站(CS)增加57.9%至上丁站(ST)增加15.6%,自上游到下游改变率逐渐减小,水库调度对径流的影响逐渐减弱。此结论为反驳美国“湄公河大坝监测计划”中澜沧江干流水库截留导致下游干旱的错误言结论提供有效的科学论证。
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