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极端气候加剧下塔里木河“四源”未来洪水风险预估及其适应性研究

批准号:
42101030
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
罗敏
依托单位:
学科分类:
水文学和气候学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
罗敏

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
极端气候加剧下的洪水风险问题是目前国际上气候变化领域的重大科学问题。塔里木河(简称“塔河”)流域具有雨、雪、冰“三元”产流的特点,洪水类型多样且对气候变化十分敏感。近年来,极端气候加剧引发的洪水风险增加严重威胁当地人民的生命和财产安全,开展塔河流域极端气候变化对洪水的影响机制及未来洪水风险评估研究意义重大。本项目选择塔河“四源”为研究区,采用GIS技术、耦合改进的SWAT模型与FloodArea水动力学模型、随机森林等方法,解析近30年塔河“四源”不同类型洪水时空演变特征,识别并量化极端气候主控因子对不同类型洪水过程的贡献;构建洪水风险动态评估模型,预估不同气候情景下塔河“四源”洪水风险的时空动态格局,在此基础上提出应对洪水风险的适应性对策和建议。研究结果可为高寒山区流域防灾减灾和气候变化适应性对策的提出提供科学依据和理论支撑。
英文摘要
The four source streams of the Tarim River have the characteristics of “three-source (rainfall, snow and ice)” runoff generation, and their hydrological processes are significantly affected by climate change. The increased risk of flood due to the intensified extreme climate poses a serious threat to the lives and property of local people. This study was based on the processes and risks of floods in the four source streams of the Tarim River and the spatial analysis techniques of GIS, the coupling of improved SWAT and FloodArea hydrodynamic model, and random forest were used. The objectives of this research are: i) interpreting the spatiotemporal evolution characteristics of different types of floods in these four streams, and exploring the key extreme climatic factors affecting different types of flood processes. ii) constructing dynamic assessment model for different types of flood risks; iii) predicting the spatiotemporal dynamic patterns of future flood risks in the four source streams under different scenarios, and on this basis, proposing adaptive countermeasures and suggestions for the coping with further flood risks in the Tarim River Basin under the background of intensified extreme climate. The study is based on a new perspective of dynamic assessment of flood risk and enriches the research methodology of flood risk prediction. The results of this study provide a scientific and theoretical basis for the prevention and mitigation of flood and rational allocation of water resources in the alpine mountainous basin.
本项目以塔河“四源”为研究区域,聚焦极端气候加剧背景下的洪水风险问题,系统研究了洪水的时空演变规律、主控因子及未来变化趋势,构建了洪水风险动态评估模型,并提出了针对性的适应性对策。研究发现,1981-2020塔河“四源”降水和温度整体均呈增加趋势,50.90%地区雪深减少。极端降水强度指数和频率指数均增加,而极端温度指数均呈显著暖化趋势。在历史气候变化下,各站点洪峰流量排序为:卡群>协和拉>同古孜洛克>沙里桂兰克>大山口,且在时间和空间上都以集群的方式发生,尤其是10年一遇以上的大洪水集中在1994-2002年和2006-2011年。研究时段内,洪水的发生频率与强度也显著增加,各站点冬季洪峰发生时间均呈提前状态。不同流域特征导致洪峰关键影响因素差异显著。降水对沙里桂兰克和大山口站洪水的影响最为显著,温度对协和拉站洪水的贡献最为高,同古孜洛克站日最低温度的极高值对洪水贡献率最高(23.73%),而雪深对卡群站洪水影响最大,贡献率为26.01%。在未来洪水风险动态评估方面,通过引入融冰模块显著提升了SWAT模型水文过程模拟精度,并基于改进的SWAT模型和校正后的CMIP6气候模式数据,对2021-2050年四种典型排放情景下的洪水风险进行了模拟与分析。结果表明,在高排放情景下,塔河“四源”流域洪水强度和发生频率显著增加,尤其是叶尔羌河和和田河流域,洪水强度增幅分别达到6.33%和7.03%。极端降水事件显著增加,暖昼(TX90p)和暖夜(TN90p)的增多将加速冰雪融化,进一步加剧夏季洪水风险。此外,未来洪水发生时间和强度的空间分布将更加复杂,叶尔羌河洪水高峰可能推迟,而开都-孔雀河的洪水高峰则有提前趋势。洪峰流量、淹没范围和洪水持续时间均呈现明显上升态势,对流域居民生命财产安全和水资源调配构成新的威胁。未来应进一步优化洪水监测与预警系统、加强高风险区域的防洪工程建设、推进生态调蓄措施以及合理调整下游用水调配策略。
影响中国干旱半干旱区植被生产力的极端气候阈值及其未来风险
  • 批准号:
    42561025
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    31.00万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    罗敏
  • 依托单位:
中国干旱半干旱区生态系统碳源/汇对地表水热条件变化的响应机制及未来趋势分析
  • 批准号:
    42361024
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    32万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    罗敏
  • 依托单位:
国内基金
海外基金