基于SWAT模型的流域径流模拟研究进展

本文概述了国内外应用SWAT模型在流域径流模拟研究方面的主要进展.简要介绍了SWAT模型的径流模拟功能,概括了在不同流域、不同时间尺度上基于SWAT模型的径流模拟的适用性,并针对模型在具体应用时受特定区域下垫面影响这一限制因素,归纳了模型径流模拟功能的开发、改进与拓展.在此基础上,介绍了模型输入参数和环境变化对径流模拟结果的影响,特别是气候和土地利用/覆被变化对径流的影响.最后,总结了现有基于SWAT模型的流域径流模拟研究存在的问题,并就这些问题的解决方案进行了讨论.     

基于SWAT模型的资水流域径流模拟

以资水流域柘溪水库以下区域为研究对象,基于构建的分布式水文模型SWAT对水文过程进行模拟。在地面高程、土地利用、土壤、气象等数据预处理的基础上,采用2010~2011年实测径流数据进行参数率定,采用2012年实测径流数据进行模型验证,对模型在研究区的适用性进行研究。通过对径流模拟值和实测值的比较,月径流率定期和验证期的相关系数R~2和Nash系数Ens分别在0.93以上和0.91以上,日径流率定期和验证期的相关系数R~2和Nash系数Ens分别在0.78以上和0.70以上。基于这两个评价标准可知SWAT模型在资水游流域有良好的适用性,可为流域内拟建桃花江核电厂的取水安全分析和水环境影响评价提供技术支持。     

基于SWAT模型的新疆叶尔羌河流域气候变化对区域地下水动态影响研究

结合SWAT模型对新疆叶尔羌河某子流域的地下水埋深进行预测,定量分析气候变化环境下研究区域地下水动态响应变化。研究结果表明:SWAT模型适用于区域地下水埋深的动态预测,预测精度较高。相比于降水变化,气温变化下区域地下水动态响应度更高,对新疆叶尔羌河流域地下水埋深影响更大。研究成果对于新疆叶尔羌河流域地下水保护规划提供参考价值。     

基于SWAT模型的天目湖流域径流模拟分析

SWAT模型作为一种分布式水文模型已被国内外学者广泛应用于流域尺度的水文模拟分析。本文以天目湖流域为研究区,用DEM、土地利用等空间数据及CMADS中的气象数据等属性数据,在SWAT-CUP中通过率定、验证等方法,对该流域2009-2018年的径流进行了模拟。本次率定的决定系数R²为0.68,Nash-Suttcliffe效率系数NS为0.66,验证的R²为0.70,NS为0.65。率定和验证的两个评价参数都大于0.5,说明本次模拟结果较好,对天目湖流域内总磷、总氮等污染物的模拟数据进行分析是可行的,这可为当地的水资源规划和水资源可持续发展提供参考。     

基于Agent模型的北京市土地利用变化动态模拟研究

城市空间的扩展是一个非常复杂的现象，传统的研究方法是在相同的层次上建立起因变量和自变量的某种函教关系，但很难表现出宏观与微观之间的相互反馈的作用关系。本文提出了一种外部模型(描述宏观现象)与内部模型(微观决策)相结合的Agent模型，试图从人相互作用的关系来理解城市的扩展现象的机理。主要讨论了构造外部模型和内部模型及其相结合的方法、Agent观察和探测外部信息的方式以及构建模拟系统等问题。在此基础上基于Java争swam平台开发了模拟系统UrbanSwarm。实例对北京市土地利用变化动态模拟，结果表明，利用Agent模型动态模拟土地利用变化是一种可行的方案。     

基于SWAT模型的绍兴城市径流时空演变规律分析

为克服较大尺度城市径流的定量难题,引入了分布式流域水文模型(SWAT),对绍兴城市径流开展了定量模拟及时空演变规律分析。经DEM建模分析,将绍兴城市置于合适尺度的流域内建立SWAT模型;在敏感性分析的基础上,利用径流监测数据对模型进行了校准与验证,模型评价结果表明,所有站点校准期与验证期的平均相对误差Re(-5.29%~8.81%)、判定系数R2(0.91~0.96)和效率系数Ens(0.90~0.94)均满足年水平和月水平径流定量要求。在此基础上,以1992~2011年的降雨为驱动模拟得到了子流域的月径流数据;最后利用地统计学方法(GSM)对绍兴城市径流的时空演变规律进行了分析,并得到了关键源区,为绍兴城市水资源保护与利用提供科学依据。     

基于格尔木河流域的SWAT模型水文特征情景模拟研究

以2008—2016年格尔木河流域实测径流量数据为基础,构建SWAT分布式水文模型,采用SUFI-2算法进行参数率定、验证及不确定性分析,并设置不同的气候情景(RCP2.6、RCP4.5和RCP6.0),预测流域2022—2050年的径流变化趋势,分析了研究区未来降水、气温的变化趋势并探究了这些气候要素对格尔木河流域径流的影响。结果表明：(1)SWAT模型在格尔木河流域径流过程的模拟中具有较好的适用性,率定期R²和E_NS分别为0.84和0.73,验证期R²和E_NS分别为0.74和0.70;(2)径流预测不确定性较小;(3)未来流域降水呈现增加趋势而气温降低;(4)未来时段流域径流增加显著,且降水是控制流域径流的主要因素。     

基于SWAT模型的漳卫南流域水量模拟

结合2000～2004年的资料,用SWAT模型构建了漳卫南流域分布式水文模型,对漳卫南流域的水量过程和水量平衡进行了模拟分析,并将模型模拟结果与海河流域水资源公报和实测水文站数据进行了比较。水平衡分析结果表明,流域内的来水项主要是降雨和灌溉水量,去水项主要是腾发量和汛期的径流量;该模型对于漳卫南流域水量模拟与实际比较一致。     

基于SWAT模型的三江平原沼泽性河流的径流模拟

三江平原位于中国东北部,是国家重要的商品粮基地,水资源的变化影响区域农业经济的发展。应用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型模拟挠力河上游流域径流变化特征,为研究沼泽性河流水文变化特征提供有效的方法。根据水文相似性原理和参数移植法把校准的模型应用于七星河流域,进行无资料流域的径流模拟,年径流模拟校准期和验证期的Nash-Sutcliffe效率系数、相关系数R2、相对误差PBIAS值分别为0.84、0.94、-5.70和0.91、0.93、-6.46,表明SWAT模型可以应用到七星河流域。     

石羊河流域地下水埋深时空变化研究

石羊河流域位于甘肃省河西走廊东部,该流域地下水开采所引发的一系列生态环境问题已成为制约当地社会经济可持续发展的重要瓶颈,对该流域地下水进行研究,不仅在地下水资源应用研究方面具有科研意义,而且在流域地下水资源的合理利用和流域生态恢复建设方面具有实践和指导意义。本文通过利用石羊河流域武威盆地,民勤盆地,昌宁盆地,南湖等地下水埋深长期观测资料和定期地下水位调查点调查资料,对地下水埋深的时空变化特征进行分析,结果显示,该流域地下水埋深从上世纪80年代开始呈下降趋势,上世纪90年代埋深下降最大,2000年后地下水位开始回升,地下水埋深年际变化,季节性明显。1987~2006年地下水埋深空间变化强烈。掌握研究区地下水埋深的时空变化规律,可为生态水量调度方案的编制提供重要的数据支持。     

地下水动态模拟中的 ADM 方法研究

基于Boussinesq方程,采用ADM法建立地下水解析模型,分析ADM法的模拟精度,并改进该方法边界条件表述方式,以减少ADM法计算误差。将改进ADM法应用于沧县地区,通过对比模拟值与实测值,改进ADM法能较好地模拟研究区的地下水位分布及变化、降落漏斗分布情况等,计算过程方便快捷。利用地下水解析模型率定的参数对研究区进行地下水数值计算,将两者结果进行对比分析,基于改进ADM法的地下水解析模型方法简单,计算效率高,总体来说模拟效果理想。     

基于RBF神经网络的地下水动态模拟与预测

RBF网络具有结构自适应确定、输出与初始权值无关的优良特性.以matlab为平台将该网络应用于某地的地下水动态模拟与预测,较为系统地研究了训练样本集与检测样本集的构建、原始数据的预处理、神经网络的构建、训练、检测及结果评价整个过程,取得了良好效果.同时,还与BP网进行了对比,认为,RBF网络是一种值得推广的地下水动态模拟与预测神经网络模型.     

区域地下水动态数值模拟

在系统综述区域地下水数值模拟的基础上,运用有限差分和有限体积法,结合济南泉域裂隙岩溶地下水含水介质系统,采用二维非稳定流数学模型进行了数值模拟,对泉域地下水动态变化进行了评价,为泉域地下水资源评价与管理提供了一种有效的分析手段,为区域地下水资源的科学管理提供了有意义的参考。     

基于灰色马尔柯夫预报模型地下水动态预报研究

随着社会经济发展,地下水超采日益严重,为了科学地保护和合理利用地下水,本研究讨论了地下水动态预报方法.针对 GM (1,1) 灰色预报和马尔柯夫预报的优缺点,提出了灰色与马尔柯夫相耦合的灰色马尔柯夫预报模型,最后以河南某地区地下水埋深为例,验证了该方法的可行性.     

SWAT模型在海拉尔河流域径流模拟中的应用研究

以海拉尔河上游流域作为研究区域,基于Arc GIS构建SWAT分布式水文模型对流域水文过程进行模拟,通过对流域的基础数据整合,模型采用1999~2003年实测径流数据进行参数率定,将2004~2010年实测径流数据作为模型的验证期,对模型在海拉尔河上游的适用性进行研究。通过对月和年径流模拟值和实测值的比较,率定期和验证期的Nash系数Ens和相关系数R2分别在0.861~0.873和0.877~0.899之间。基于这两个评价标准可知:SWAT模型在海拉尔河上游流域有良好的适用性,可以为该流域的水资源管理提供依据。     

基于数值模拟模型研究滨海化工企业地下水环境影响预测评价

随着我国经济的快速发展,加大了滨海地区的开发强度,化工、医药、农药等行业在滨海地区迅猛发展。滨海地区复杂的地下水、地表水与海水之间的水力联系使地下水环境影响评价成为项目环评的难点。本文以某化工企业为例,通过构建研究区地下水数值模拟模型,利用观测水位校正模型,耦合污染物运移方程模拟预测评价了滨海地区地下水环境影响。同时针对评价过程中弥散度尺度效应现象,提供了一种评价方法。研究表明随时间的增加,污染物COD和甲苯中心浓度逐渐升高,迁移距离逐渐增加,污染范围不断扩大。随着弥散度的不断增加,污染物COD和甲苯中心浓度逐渐下降,迁移距离和超标范围不断扩大。通过模拟不同弥散度下污染物迁移规律,有利于企业加强地下水管理和判断可能发生的污染现象。     

灰色模型预测地下水动态

地下水动态是地下水系统输入、输出信息的外部反应。动态与其影响因素之间、因素与因素之间的关系,有的是明确的,有的是不清楚的。所以,地下水动态可视为一个灰色系统,可通过建立灰色模型(GM)来加以研究。一、GM 模型简述根据水文地质特征,分析动态资料,找出影响动态的主要因素,选用因素及动态变化的时间数据序列,就可建立动态的灰色模型(简记为 GM)。一般说,GM 模型可表示为:GM(n,h)式中,n 为微分方程的阶数,n=0,1,2,3……,一般不大于3,否则求解困难;h为变量数,h=1,2,3……。     

基于SWAT模型的格尔木河径流演变特征研究

我国西北旱区生态环境脆弱,是全球气候变化的敏感区域之一。近几年来,在全球暖化的大环境下,区域地表水产流机制改变诱发的水文与生态问题越发突出。本文以青藏高原北部极端干旱的格尔木河流域为例,利用SWAT建立流域主要产流的山区地表水文模型,结合区域水文资料等定量研究格尔木河径流演化及其渗漏补给地下水的时空演变特征。结果表明,在1976～2014年期间格尔木河出山口径流量呈递增趋势,年增长率达0.38 (m³·s^-1)·a^-1,多年平均径流增量约1.66×10⁸ m³,且夏季径流量增加较冬季更为显著。降水和温度是影响流域山区地表产流量增加的主要气象因子。流域出山口径流量的增加改变了盆地内地表径流入渗补给地下水的条件,格尔木河多年平均渗漏补给地下水量为9.89×10⁸ m³。河流渗漏量的递增会打破区域地下水系统平衡,诱发一系列水文生态问题,威胁区域可持续发展。本研究可为我国应对全球气候变化带来的旱区水资源和生态环境挑战提供科学支撑。     

基于神经网络模拟的祁连山冰碛垄及其时空变化

采用DGPS测量技术对祁连山东段冷龙岭南坡老龙湾沟和北坡的宁缠河谷、中段的摆浪河谷、西段大雪山老虎沟的小冰期、新冰期和末次冰期的冰碛垄形态分别进行了实地测量和研究.以MATLAB软件为平台,应用人工神经网络方法模拟恢复了各个冰期的冰碛垄形态.结果表明:利用MATLAB人工神经网络方法,在保证模拟高程和实测高程之差不超过...