SWAT模型在陇西黄土高原地区的适用性研究

近年来SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型在国内外得到了广泛的应用,但应用研究主要集中在湿润地区,通过对探索了在中国西北干旱半干旱地区使用SWAT模型的可能性,对SWAT模型在陇西黄土高原地区的适用性进行了评价,得出:降水特征的特殊性,使得SWAT模型并不能很好地适用于该地区所有年份的径流模拟过程中,但对于降水特征变化幅度较小的时段,SWAT模型具有较高的径流模拟精度,可以应用于与流域径流相关的各种模拟分析。     

基于SWAT模型的乌裕尔河流域气候变化的水文响应

乌裕尔河流域是气候变化的敏感区,其径流量是扎龙湿地的重要补给水源,探讨气候变化情景下乌裕尔河流域径流量的变化对区域社会经济发展和扎龙湿地生态环境保护具有重要的现实意义.本文利用SWAT模型对乌裕尔河流域进行径流模拟,并分析未来气候变化情景下河流径流量的变化.结果表明:SWAT模型可以较好地模拟乌裕尔河流域的径流量变化过程,尤其是产流量大的站点,模拟效率较高;气候变化对径流量影响较为显著.未来气候变化情景下,流域径流量随着时间的推移不断减少,而且不同水文站径流量减少幅度不同.     

煤炭开采对水资源影响的定量识别——以陕北窟野河流域为例

陕北地区生态环境脆弱,大规模的煤炭开采又加速了水资源流失,但是很难定量计算其影响程度。以陕北窟野河流域为例,通过机理分析创造性地提出了将煤炭开采对区域内水资源的影响分为三部分:地下水静储量破坏、地下水动储量破坏和采空区积水,分别计算了各部分的水量;并采用邻近流域进行了流量对比分析。结果表明:窟野河流域煤炭开采造成的地下水静储量破坏值为1.38×10~8m~3,采空区形成2.72×10~8m~3的积水,2011年地下水动储量破坏达到了0.62×10~8m~3。以秃尾河流域作为参证流域,计算出窟野河1999-2013年平均还原流量为13.22 m~3·s~(-1),比实测径流量大2.28×10~8m~3。为了减少煤炭开采过程中水资源的损耗量,窟野河流域必须加大对采空区积水和矿井排水的综合利用。     

我国西南岩溶流域概念性分布式 水文模型的构建及应用

以贵州省三岔河流域为研究区,构建了一个以表层岩溶带产流过程为核心的岩溶流域概念性分布式水文模型。模型充分考虑了岩溶地区下垫面条件的复杂性,根据含水介质的不同,将岩溶水分为不同径流成分并分别汇流演算。模型中的大部分参数通过野外实验直接获得,通过对研究区1991―2012年共22 a逐日过程进行模拟演算,结果表明：该模型在三岔河流域有良好的适用性,径流深及洪峰误差均控制较好。     

流域土地覆被变化水文效应的模拟——以长江上游源头区梭磨河为例

为分析地表覆被变化的水文效应,以半分布式的地形指数模型 (TOPOMODEL) 为基础,对梭磨河流域1960~1999年逐日流量过程进行了模拟。结果表明,对于流域面积2536km² 的梭磨河流域,该模型也能取得较好的模拟结果。模拟了流域40年来气候波动和地表覆被变化对流域水文的影响。最后在4种不同的流域土地覆被情景下模拟了1960~1999年逐日径流过程。对于实际蒸散发与潜在蒸发有300多mm差距的梭磨河流域,在其它条件不变的情况下,随着流域土地覆被和冠层最大截流量的增加,冠层截流蒸发和流域总蒸发增加,植被蒸腾和土壤表面蒸发减少,土壤水分增加而流域水分含量和饱和层含水量减少。地表径流、地表以下径流、总径流减小。重现期小于20年的洪峰流量减小,但对40年一遇的洪峰流量影响很小,甚至有增加洪峰流量的作用。     

基于SWAT模型模拟乌江三岔河生态系统产流服务及其空间变异

产流是生态系统水源涵养服务的重要内容,也是保水固土等服务的关键驱动。脆弱的喀斯特生态系统叠加人类活动的影响引起生态退化,在此背景下亟需深刻理解喀斯特地区产流服务空间格局及其影响因子。选择典型的喀斯特峰丛洼地流域,基于率定校准的SWAT水文模型,对喀斯特流域产流服务（包括地表、地下以及总径流量）进行模拟,并结合空间梯度分析和局部回归模型,剖析不同服务变量的空间变异特征。结果表明：研究区产流量空间分异规律明显,总径流系数约为70.0%;地表径流整体处于较低水平,地下径流量丰富（约为地表径流量的2~3倍）。地形因子对喀斯特流域产流服务具有宏观控制作用,随海拔和坡度升高,总径流量、地下径流量显著增加;植被分布特征对地表径流有重要影响,在上游林地和下游园地分布区存在空间差异,在植被因素的影响下随坡度的增加呈现转折性的变化趋势。此外,空间叠加分析表明林地总径流及地下径流最大：一方面是由于森林生态系统更强的土壤水分涵养能力以及水分快速入渗的地质背景特征;另一方面反映了地表覆盖与地形特征的复合效应,即林地大多分布在相对海拔和坡度较大之处。本文有助于推进喀斯特生态系统服务研究领域的发展与创新,并为生态恢复建设提供科技支撑。     

基于落水洞的岩溶半分布式水文模型的构建及其应用

以贵州省普定县后寨河流域为例,设计1个分单元计算产流和引入落水洞计算汇流过程的半分布式水文模型,先采用不同计算方法分单元模拟产流,后引入落水洞,计算落水洞的汇流路径,在单元区间和落水洞注入汇流中采用水箱模型和在地下管道和河道汇流中引入Nash瞬时单位线进行汇流演算,利用1988、1989年的资料对该模型进行参数率定和检验.结果表明:该模型在后寨河流域有良好的适用性,流量总量上趋于平衡,径流趋势一致,对洪峰、洪量控制较好.     

基于SWAT模型的晋江西溪流域径流模拟

应用流域分布式水文模型SWAT,综合利用泰森多边形法、土壤粒径的线性变换、土地利用编码的转换等方法以及子流域和水文响应单元(HRU)的适当划分,对闽东南沿海西溪流域1970～1975年的年、月径流进行模拟,以月径流模拟的效率系数、相对误差和相关系数3个指标为标准,对模型的敏感参数进行率定,并对1976～1979年的月径流进行验证模拟.研究结果表明该模型适用于晋江西溪流域的径流模拟,且精度较高,尤其是降水量大,产流量多的月份模拟效率更高.     

基于SWAT模型的晋江西溪流域径流模拟

应用流域分布式水文模型SWAT,综合利用泰森多边形法、土壤粒径的线性变换、土地利用编码的转换等方法以及子流域和水文响应单元(HRU)的适当划分,对闽东南沿海西溪流域1970～1975年的年、月径流进行模拟,以月径流模拟的效率系数、相对误差和相关系数3个指标为标准,对模型的敏感参数进行率定,并对1976～1979年的月径流进行验证模拟.研究结果表明该模型适用于晋江西溪流域的径流模拟,且精度较高,尤其是降水量大,产流量多的月份模拟效率更高.     

玛纳斯河流域MIKE SHE水文模型率定

采用传统的SWAT模型模拟干旱区山区流域径流过程,无法准确反映流域水资源的空间分布特征。本文基于中国地面日值格点数据集,运用分布式水文模型MIKE SHE模拟了1991—2015年间玛纳斯河流域水文过程。选取模型效率系数(Nash-Sutcliffe efficiency coefficient,NSE)、确定系数(R~2)以及相对均方根误差(RMSE-observations standard deviation ratio,RSR)对模型适用性进行评价。流域出山口肯斯瓦特水文站实测径流数据用于模型校准及验证。最终,肯斯瓦特水文站日尺度径流仿真效率为:NSE=0.78,R~2=0.85,RSR=0.47;月尺度径流仿真效率为:NSE=0.82,R~2=0.91,RSR=0.43。结果表明,MIKE SHE模型在玛纳斯河流域具有良好的适用性。本研究为干旱区山区流域水文模拟提供了参考,研究结果可为流域水资源合理配置提供科学依据。     

基于SWAT的典型沼泽性河流径流演变的气候变化响应研究——以三江平原挠力河为例

SWAT（Soil and Water Assessment Tool）是流域尺度的分布式水文模型,具有评价气候变化对径流影响的优势。利用SWAT模拟了三江平原典型沼泽性河流——挠力河流域3个水文站（上游的宝清站、保安站和中游的菜嘴子站）1974～1992年年径流量演变特征及变化趋势。在对模型参数敏感性分析的基础上,对模型的参数进行了率定和验证,率定期为1975～1982年,验证期为1983～1992年。率定期的模型效率指数ENS都大于0．85,皮尔逊相关系数都大于0．9,相对误差都小于10％;验证期,模型效率指数ENS有所减小,但也都大于0．61,模型对年径流的模拟结果令人满意。将率定的SWAT应用于气候变化的水文响应研究,结果发现,1995～2004年相对1975—1985年的年径流量变化只有部分是由气候因素引起的,气候因素对3个水文站（宝清站、保安站和菜嘴子站）的年径流量变化的影响率分别为25．7％、11．4％、39．9％,说明还有其他因素影响研究区的年径流量。     

基于分布式水文模型（SWAT）的土地利用和气候变化对洮河流域水文影响特征

土地利用和气候变化是流域水资源发生变化的重要原因。以洮河流域为研究区,通过模型率定得到适宜于洮河流域的分布式水文模型（SWAT）,在综合考虑流域土地利用和气候变化特征的基础上构建多种情景模式,并对不同情景模式下的水文特征进行模拟,得到以下结论：（1）校准后的SWAT模型,R²、R_e和E_ns分别达到0.83、-8%和0.68,说明该模型在洮河流域径流模拟中具有较好的适用性。（2）与1976-1995年相比,气候变化使流域产水量增加1.30 mm,土地利用变化使流域产水量减少0.77 mm。土地利用变化对水文特征的影响小于气候变化,但土地利用变化对流域管理的作用却是不可忽视的。从极端土地利用变化情景可知,与1985年土地利用情景相比,林地、草地和耕地情景中产水量分别变化了18.1%、-7.4%和-10.1%。从气候变化情景可知,当降水量不变,温度分别变化2 ℃、1 ℃、-1 ℃和-2 ℃时,流域产水量的变化量分别为-4.23%、-2.56%、3.08%和6.70%;当温度不变,降水量分别变化20%、10%、-10%和-20%时,流域产水量的变化量分别为56.32%、30.88%、-23.66%和-45.94%。（3）在土地利用和气候变化共同作用下,地表径流增加的区域主要位于下游的广河县、和政县和康乐县以及上游的碌曲县和夏河县等地,地表径流增加地区的面积约占流域总面积的39%。     

气候与土地利用变化对汉江流域径流的影响

作为联结大气圈和地圈的纽带,水文循环同时承受气候变化和土地利用/覆被变化（LUCC）的双重影响,然而大多数的水文响应研究主要关注未来气候变化对径流的影响,忽略了未来LUCC的作用。因此,本文的研究目的是评估未来气候变化和LUCC对径流的共同影响。首先采用2种全球气候模式（BCC-CSM1.1和BNU-ESM）输出,基于DBC降尺度模型得到未来气候变化情景;然后,利用CA-Markov模型预测未来LUCC情景;最后,通过设置不同的气候和LUCC情景组合,采用SWAT模型模拟汉江流域的未来径流过程,定量评估气候变化和LUCC对径流的影响。结果表明：① 未来时期汉江流域的年降水量、日最高、最低气温相较于基准期（1966—2005年）,在RCP 4.5和RCP 8.5浓度路径下,分别增加4.0%、1.8 ℃、1.6 ℃和3.7%、2.5 ℃、2.3 ℃;② 2010—2050年间,流域内林地和建设用地的面积占比将分别增加2.8%和1.2%,而耕地和草地面积占比将分别减少1.5%和2.5%;③ 与单一气候变化或LUCC情景相比,气候变化和LUCC共同影响下的径流变化幅度最大,在RCP 4.5和RCP 8.5浓度路径下未来时期年平均径流分别增加5.10%、2.67%,且气候变化对径流的影响显著大于LUCC。本文的研究结果将有助于维护未来气候变化和LUCC共同影响下汉江流域的水资源规划与管理。     

基于遥感和 GIS 的洮河流域面源污染流域尺度模拟及防治对策研究

基于遥感与GIS技术的研究进展，采集洮河流域高程数据、土地利用类型、土壤类型特性、气象数据等，在SWAT模型中模拟与面源污染有关的降水、地表径流、壤中流、下渗和蒸散发等水文过程，计算侵蚀量、总氮和总磷等面源污染负荷，研究洮河流域面源污染特征。结果表明：洮河流域多年平均侵蚀量为0.70×10⁸ t，多年平均总氮面源污染负荷为244.11 t，洮河流域多年平均总磷面源污染负荷为27.91 t，洮河流域1967—2017年多年平均侵蚀量、总氮面源污染、总磷面源污染负荷总体呈不明显的波动减少趋势，同时提出了改变土地利用方式、设置植被过滤带、坡改梯等面源污染防治对策及建议。     

气候和土地利用变化对径流变化影响研究——以伊洛河流域伊河上游地区为例

在实际调查基础上,利用遥感和地理信息系统技术,分析伊洛河流域伊河上游地区气候和土地利用变化对径流变化的影响。结果显示,在研究区域中,林地面积最大,1987-2008年,林地、库塘和建设用地面积持续增加,草地、河流和未利用地面积持续减少,耕地面积则先增加后减少。20世纪80年代以来,土地利用变化在不同阶段都使得年平均径流量减小;80-90年代,气候变化使得年平均径流量减小,而90年代到2000年以后,气候变化使得年平均径流量增加,这与90年代年平均降水量减少,而2000年以后年平均降水量增加密切相关。     

改进SWAT模型水库模块及其在水库控制流域径流模拟中的应用

为在径流模拟中充分考虑水库的综合调蓄作用,改善了SWAT（The Soil and Water Assessment Tool）模型的水库算法,在水库模块中增加基于水库供水发电调度规则的水库出流模拟算法,以提高径流模拟精度。选择东江流域作为典型流域,分别应用改进前后的SWAT模型进行径流模拟,并分析模型改进的效果,结果表明：修改后的SWAT模型解决了水库模拟出流量在非汛期过低、汛期过大的问题,能更有效地模拟枯季径流和洪峰流量,明显提高了月径流及日径流的模拟精度,其中,月径流模拟中率定期内R2提高了0.06~0.22,NS提高了0.06~0.52,验证期内R2提高了0.1~0.19,NS提高了0.12~1.22;日径流模拟中率定期内R2提高了0.04~0.16,NS提高了0.04~0.46,验证期内R2提高了0.11~0.15,NS提高了0.15~1.21。     

基于DEM的分布式水文模型在大尺度流域应用研究

本文选取空间大尺度黄河河源区流域为研究对象,利用分布式水文模型进行径流量模拟,采用1976～1985年唐乃亥水文站逐年、月实测径流资料进行参数率定,确定模型的基本参数,得到了较好的模拟效果。模拟结果表明气候变化是引起黄河河源区径流变化的主要原因。在80～90年代的20年间,黄河河源区由气候变化引起径流减少62.11亿m3,占径流变化总量的108.72%,由土地覆被变化引起径流增加5.73亿m3,增加量占径流变化总量的10.03%。     

A Simplified Basin Model For Simulating Runoff: The Struma River GIS

A GIS-based distributed-parameter runoff simulation model for the Struma River Basin in southwestern Bulgaria calculates the monthly snow/rain proportion, direct or surface runoff, snow cover and snowmelt, soil moisture, evapotranspiration, and total runoff. Simulation during the Bulgarian hydrologic year from November to October was compared with observed runoff data. The model closely replicates mean monthly runoff from climate conditions during the years 1961 –1990 as well as specific years. The simplified GIS model simulates hydrologic processes under limited data availability.     

土地覆盖与气候变化对黄河源区径流的影响

After dividing the source regions of the Yellow River into 38 sub-basins, the paper made use of the SWAT model to simulate streamflow with validation and calibration of the observed yearly and monthly runoff data from the Tangnag hydrological station, and simulation results are satisfactory.Five land-cover scenario models and 24 sets of temperature and precipitation combinations were established to simulate annual runoff and runoff depth under different scenarios. The simulation shows that with the increasing of vegetation coverage annual runoff increases and evapotranspiration decreases in the basin. When temperature decreases by 2℃ and precipitation increases by 20%,catchment runoff will increase by 39.69%, which is the largest situation among all scenarios.