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丹江流域是我国南北气候和自然地理的分界线秦岭山脉的重要水源涵养地之一,也是南水北调中线工程的重要水源区。近年来,随着气候变化、土地利用变化对流域水循环的影响加剧,以及工农业生产乃至区域经济发展变化,丹江流域的水资源也发生了相应变化,因此,开展丹江流域水文模拟研究径流以及水文情势变化对该地区水资源管理具有重要的现实意义。论文以陕西省丹江流域为研究对象,构建VIC水文模型进行水文模拟,分析流域径流变化的特征和原因,预测了流域未来的径流变化情况,并提出丹江流域所在区域的水资源管理对策。论文以秦岭山地丹江流域丹凤水文站的月径流观测数据来率定模型以使参数本地化,建立了该流域的VIC水文模型,以流域出水口荆紫关水文站和竹林关、武关水文站实测径流数据验证模型在丹江流域的适用性并讨论分析VIC水文模型径流模拟在流域内部分区的差异,用于模拟流域过去的水文过程及预测流域未来的径流变化状况。分析流域径流变化的驱动因素,在土地利用变化和气候变化趋势下研究流域的径流变化情况,构建流域径流变化综合分析框架,评价流域的生态流量和生态需水状况,提出丹江流域水资源管理对策,为变化环境下流域水文响应研究以及丹江流域水资源的利用和管理提供有益参考。主要研究工作和结论如下:(1)通过DEM、植被、土壤、气象驱动数据处理,制备流域模型参数,构建秦岭山地丹江流域VIC水文模型,利用丹凤水文站实测月径流、陕西省丹江流域水情监测径流以及荆紫关水文站日、月径流数据进行参数调整,将模型应用于秦岭山地丹江流域,并利用武关、竹林关水文站数据检验,检测VIC水文模型在丹江流域的适用状况,分析该流域水资源的时空分布规律。研究结果表明,丹凤站实测资料检验Nash效率系数率定期为0.82、验证期为0.81,VIC陆面水文模型能够较好的反映陕西省丹江流域的日、月径流过程;相对误差率定期为4.51%、验证期为2.13%,能够很好的模拟该流域的水量平衡;利用参数移植,将丹凤站建立VIC水文模型用于陕西省丹江流域进行率定与验证,通过省境出口断面径流资料验证表现出较好的适用性,充分说明VIC水文模型在中小流域尺度的秦岭山地丹江流域具有一定的适用性。(2)采用理论分析与模型模拟相结合的方法,在流域径流变化规律的基础上从影响模型上边界气象驱动条件的气候变化、模型下边界下垫面植被变化的土地利用变化分析流域径流变化的驱动因素。基于Budyko假设的气候弹性系数法和VIC水文模型模拟进行丹江流域内部分区径流变化的归因分析。研究结果表明气候变化和人类活动的影响对丹江流域径流变化的贡献在流域内部分区间存在显著的空间差异,商洛市的中心区商州区和丹凤县的分布区所在的上游分区流域是区域人口和工农业产区主要集聚地、当地社会经济发展和人类活动的中心,相对于中下游的武关河流域、银花河流域、下游区域,下垫面条件变化的影响更为显著,但气候变化是整个丹江流域径流变化的主要影响因素。从土地利用/土地覆被变化与径流的响应关系得出丹江流域的土地利用变化与径流变化体现出一定的相关性,草地、耕地减少,林地增加,流域年均径流减少,与草地减少、耕地还林使蒸散发和截留增加响应流域径流量出现减少的趋势耦合。(3)针对丹江流域过去50多年的径流变化和水文情势变化,论文利用已构建的丹江流域分布式VIC水文模型,模拟了流域1961-2019年流域长期的逐日径流过程。在此基础上,结合生态流量(生态盈余量和生态不足量)和IHA指标,对丹江流域水文情势变化进行分析,构建丹江流域生态需水度评价方法对流域生态环境需水状况进行综合评价。结果表明,过去50多年秦岭山地丹江流域径流呈减少趋势,这一趋势与流域降水减少趋势一致;1990年代以来,人类活动进一步加剧了径流的减少,流域生态流量整体呈现出生态不足量。流域的生态环境需水量存在不足状况,尤其是下游区域生态需水量出现明显不足。(4)利用新一代气候变化情景RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5下CMIP5的BNU-ESM、BCC-CSM1.1(m)、IPSL-CM5A-MR、CSIRO-MK3.6.0、CanESM2模式的降尺度处理数据驱动丹江流域VIC水文模型,耦合模拟气候变化下径流对气温、降雨的响应,从而预测未来气候情景下秦岭山地丹江径流的变化趋势。结果表明:在未来气候情景下丹江流域气温将继续上升,绝大部分地区的降雨量在未来情景下将会出现减少趋势;由于气温和降雨等因素的综合影响,丹江流域未来时期多年平均径流量呈减少趋势,全年各月均有不同程度的减少,汛期径流量减少幅度较小,而枯水期径流量减少幅度较大,枯水期极容易出现干旱灾害,流域未来水资源管理将面临挑战。(5)基于以上VIC水文模型模拟评估预测研究结果,对南水北调水源区的丹江流域进行了水资源分区划分,将丹江流域划分为上游丹江商州区和中游武关丹凤区、银花山阳区和下游丹江商南区,并将VIC水文模型模拟水资源时空分布状况和生态需水评估以及VIC水文模型耦合未来气候情景模式预测未来水资源状况结合起来,根据具体的流域水资源分区状况提出响应的水资源管理对策。为流域水资源划分提供参考,并对当地的水资源管理提供了理论支持和对策建议。提出节水、高效用水、充分利用与建设水利设施工程、流域分区水土治理、水资源分区保护等统筹管理对策。