基于SWAT模型的石头口门水库流域径流模拟

[目的]利用SWAT模型对石头口门水库流域径流进行模拟。[方法]利用石头口门水库流域的DEM高程、土地利用、土壤类型、水文气象等数据,构建SWAT分布式水文模型,分别选用2006、2010年作为模型校准期和验证期,对石头口门水库流域月径流进行模拟。[结果]SWAT模拟结果表明,SWAT模型可应用于石头口门流域径流模拟,且模拟效果较好。但是,该模型对于局部暴雨响应不显著,导致验证期暴雨月份径流实测值偏高,与模拟值有较大的偏差。[结论]该研究为石头口门水库流域未来的水资源规划和管理提供了理论参考。     

基于AVSWAT丰乐河流域水文预测

运用SWAT(SoilandWaterAssessmentTool)分布式水文模型丰乐河流域降雨、径流进行了预测。按不同的土壤和土地利用类型将整个流域划分成38个子流域和137个具有相似水文特征的水文响应单元。选用2000-2003年桃溪水文站降水观测资料对模型灵敏度较高水文参数进行了校核与检验,率定结果显示模型模拟值与实测值拟合精度较高,表明模型可以应用于流域水文模拟预测。通过AVSWAT2000与气象预测模型的集成预测了流域水文风险预测和常规预测,推求得到流域典型年及常规年降水、径流年内月分布过程,为流域水资源管理提供了依据。该预测方法是对分布式水文模型集成化研究的一次新尝试,对今后的进一步研究具有积极意义。     

基于SWAT模型的阜平流域土地利用/覆被变化的径流响应

以阜平流域为研究区,基于1980、2005、2010年3期土地利用数据,采用土地利用转移矩阵分析阜平流域土地利用的时空变化情况,并构建适用于阜平流域的SWAT分布式水文模型,定量分析土地利用变化对径流的影响。结果表明:1980—2010年林地和草地是阜平流域的主要土地利用类型,共占流域面积90%以上,1980—2005年各土地利用类型面积变化不明显,2005—2010年土地利用类型变化主要表现为草地转换为林地,转换面积为1 007.55 km~2;通过敏感性分析,确定了10个敏感参数,在参数率定和模型验证期,R~2和Ens均大于0.80,说明SWAT模型能够较好地对阜平流域径流进行模拟;与2005年土地利用情景相比,2010年土地利用变化引起年均径流量减少0.44亿m~3/s,变化主要集中在7—9月,子流域1、11变化较大,主要位于流域东北部以及南部地区。     

小流域水源涵养林优化配置与水文响应分析——以半城子水库流域为例

以半城子水库流域为研究区域,应用BP神经网络模型和SWAT模型对流域森林植被进行了优化配置和相应的流域水文响应分析。结果表明:半城子水库流域适宜森林覆盖率为65.63%;针叶林、阔叶林、混交林和灌木林植被适宜面积分别为1 148.9,617.2,2 252.8和1 343.1hm2。水源涵养林体系优化配置后,流域产流量从8 541 100m3增加为9 031 100m3,增加5.74%;半城子水库流域现状条件下,各天然林单位面积产流能力顺序为:灌木林阔叶林混交林针叶林,分别为3 974.57,1 448.32,1 349.82和1 100.36m3/hm2。增加灌木人工林和减少针叶人工林比例,可使小流域产流增加。     

朱溪小流域土地利用/覆盖变化水文响应分析

定量模拟土地利用/覆盖对流域径流的影响,对于揭示水文循环规律和水土流失治理等具有重要意义。以福建省长汀县朱溪小流域为研究区域,在2011年土地利用/覆盖(S_0)基础上,设置林地S_1、耕地S_2、园地S_3和退耕还林S_4共4种土地利用/覆盖情景。利用SWAT模型,定量模拟朱溪小流域月平均径流在不同土地利用/覆盖情景下的变化情况。研究表明,不同情景下朱溪小流域月平均径流量的变化规律一致,但变化幅度不同,径流量从大到小依次为S_2、S_0、S_3、S_4、S_1。说明在现有土地利用/覆盖条件下,大量开垦耕地将使径流量大幅度增加,增加林地的面积能有效地减少径流量。径流量大小主要由降雨量决定,土地利用/覆盖对其起调节作用。在不改变土地利用/覆盖基本格局的前提下,退耕还林是最为可行的径流量减少方案。     

潮河上游土地利用/覆被变化对年径流影响模拟

该文以北京潮河密云水库上游流域为研究对象,分析了1961—2000年期间降雨、径流以及土地利用和覆被变化情况,利用一个集总式的水文模型(IHACRES模型)模拟土地利用和覆被变化对年径流的影响。结果表明,40年来,潮河上游流域降雨--径流的演变过程可划分为3个阶段:1961—1978年(第一阶段)、1979—1993年(第二阶段)、1994—2000年(第三阶段)。相对第1阶段而言,第2和第3阶段流域降雨的产流能力总体上呈减少趋势。20世纪80年代末以来,流域内土地利用和覆被变化比较明显,主要变化趋势是林地面积持续增加,耕地、草地及未利用土地向林地的转换构成了土地覆被变化的主导过程,成为影响流域年径流的主要因子。第2阶段,耕地和林地的面积分别增长了7.47%和7.78%,流域内水库和塘坝等水利设施的修建及大规模利用也发生在这一阶段;第3阶段,土地利用和覆被变化主要表现为林地面积的大幅度增加(11.81%)。利用IHACRES模型模拟了第2和第3阶段的"基准年径流",通过对比实测年径流和基准年径流的差异,得出了土地利用和覆被变化减少了流域年径流的结论。其中第2阶段土地利用和覆被变化的影响程度为27.76%,第3阶段为26.15%。     

汉江上游流域水资源对未来气候变化的响应

采用SWAT分布式水文模型,结合汉江上游流域1961—1990年实测气象数据和CMIP5多模式RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5情景下的输出数据集,在对汉江上游流域径流模拟检验的基础上,分析未来气候变化对汉江上游流域水资源的响应。结果表明,SWAT模型能较好地模拟汉江上游流域径流变化。2011—2100年不同气候变化情景下,汉江上游流域多年平均降水、径流与基准期(1961—1990年)相比均呈增加趋势,增加幅度从大到小依次为RCP 8.5、RCP 4.5、RCP 2.6,且降水量的增幅大于径流的增幅。3种情景下的多年平均月降水、月径流总体呈增加趋势,且在冬季(12月至次年2月)枯水期增加幅度较为明显。     

基于GIS的黑河山区流域水文过程要素分析（英文）

水文过程要素是流域水文物理机制的反映,能够为流域水资源的利用和保护提供重要依据。以黑河山区流域为研究区域,采用SWAT-GIS集成模型平台进行水文模拟,阐述SWAT模型水文过程要素的计算方法,基于GIS技术,并利用1990 ～2000年共11年的径流模拟结果数据,对研究区的水文过程要素进行分析,计算分析流域内降水、径流、入渗、蒸散发、融雪等要素的时空变化特征。黑河山区流域的水文过程要素时空变化研究有利于更加清楚认识该地区水文陆面过程的地域和时间特性。在空间上,沿黑河干流中山带分布的青海云杉植被地区是重要的地下水补给区域,流域东部和高海拔地区为重要的产水源地。同时通过模拟结果分析得出,在年内各月份中,4 ～5月的融雪径流、6 ～8月的地表径流和11月至次年3月的地下径流是黑河干流出山径流产生的主导因素。     

基于SWAT模型的岩溶地区地下水资源评价

建立SWAT分布式水文模型来评价岩溶地区地下水资源。选取连江流域为研究对象,采用GIS和RS技术提取水文气象、地形、土壤、土地利用等模型所需要的参数,建立SWAT分布式水文模型来模拟连江流域径流过程,以流域出口黄德高道水文站2008～2010年月流量数据对模型参数进行率定和验证。结果表明,与传统的地下水资源评价方法相比,该方法充分考虑了岩溶区特殊的地质背景和降雨不均等影响因素,精确地模拟了连江流域径流过程,可以用来评价地下水资源量。该研究可为其他岩溶地区地下水资源评价提供借鉴意义。     

基于SWAT模型的北江流域气候变化的水文响应

[目的]建立SWAT分布式水文模型,模拟分析气候变化对北江流域径流的影响。[方法]以北江流域为研究对象,运用分布式水文模型SWAT对流域径流进行模拟,以流域出口石角站1961～1980年月流量数据对模型参数进行率定,用1981～1990年月流量数据对模型参数进行了验证。设置15种气候变化情景,利用率定好的SWAT模型模拟了未来气候变化对北江流域径流的影响。[结果]SWAT模型模拟精度较高,可用于北江流域径流模拟。在降水量不变的情况下,温度升高将会使蒸发量增大,径流深减小;气温保持不变时,降水量增加会使蒸发量和径流深有所增加。[结论]该研究可为北江流域水资源管理提供参考依据。     

SWAT模型灵敏度分析模块在黄土高原典型流域的应用

SWAT模型是基于水文过程的、具有很强物理机制的流域分布式水文模型.SWAT2003以SWAT2000为基础,增加了灵敏度分析、自动校准和不确定分析3个全新模块.该文主要介绍SWAT2003模型灵敏度分析模块的原理,并在罗玉沟流域应用与验证.通过灵敏度分析,辨析出影响该流域产流产沙模拟结果精度的主要参数因子:径流曲线数(CN2)和土壤可利用水量(SOL-AWC)对罗玉沟流域模拟产流产沙值的影响最为显著,且对产沙值的影响大于对径流值的影响;而基流α系数(ALPHA-BF)、土壤蒸发补偿系数(ESCO)、坡度因子(SLOPE)和坡长因子(SLSUBBSN)对模拟产沙值的影响也十分显著,但对径流值的影响并不明显.依据上述结论调整参数值,采用连续15年的实测月流量数据对模型进行了校准和验证,结果表明,模型对月流量模拟的相对误差在模型校准期和验证期均小于15%,相关系数R2和Nash-Suttcliffe系数Ens均高于0.8,SWAT2003模型对罗玉沟流域产流的模拟结果良好.因此,灵敏度分析模块的应用极大地提高了模型在黄土丘陵沟壑区的可用性,具有一定的推广意义.     

龙川江径流年内分配及变化趋势研究

河川径流年内分配特征影响水资源开发利用和区域生态环境,它的变化在一定程度上能反映人类活动和气候变化。本文根据龙川江干流主要水文测站 １９５４～２００１的月天然径流资料,分析了年内分配不均匀系数、完全调节系数、集中度、集中期和变化幅度等特性及变化趋势。结果表明：小黄瓜园站和楚雄站径流年内分配不均匀系数、完全调节系数都存在减小趋势,２个测站总体变化趋势相近;对比楚雄站和小黄瓜园站不均匀系数和集中度的拟合曲线,可以发现楚雄站年内分配不均匀系数、集中度降低趋势比黄瓜园站明显,同时,径流集中期无明显变化,但楚雄站的径流集中期要略早于黄瓜园站。     

改进非参数解集模型在月径流随机模拟中的应用

【目的】研究改进非参数解集模型在陕北地区月径流随机模拟中的适用性,为该区域水资源规划、开发利用和保护等提供决策依据。【方法】采用非参数核密度估计模型模拟年径流,利用改进非参数解集模型将年径流分解为月径流,对月径流进行随机模拟,并探讨改进非参数解集模型中不同正定型矩阵的分解方法。【结果】改进非参数解集模型考虑了分量与总量以及分量与各分量前期值的关系,克服了首尾自相关不一致的问题,对月径流实测序列的均值、均方差、Cv、Cs、最大值、最小值以及一、二阶自相关系数等统计特性保持较好,模拟效果比较理想。交口河站、张村驿站和绥德站S′矩阵为正定矩阵,可采用Cholesky分解法进行分解;刘家河站、志丹站、安塞站和杏河站S′矩阵为非正定矩阵,宜采用Schur分解法进行分解。【结论】利用改进非参数解集模型进行月径流的随机模拟是可行的。     

黑龙江省西部半干旱区雨季及融雪期径流特性

为揭示黑龙江省西部半干旱区季节性径流特征并准确推求该地区地表径流,以流经内蒙古东部和黑龙江省西部的阿伦河流域为研究区,构建适用于该流域具有物理基础分布式水文模型,计算阿伦河流域2011～2015年耦合融雪降雨-径流过程,推求阿伦河流域雨季(6～9月)月径流量、径流系数、年径流系数、主要融雪期融雪径流量及其对年径流贡献率。结果表明,5年内6～9月平均径流系数分别为0.26、0.37、0.54和0.39,年径流系数0.34～0.42,均值0.38;各年主要融雪期(3月1日～4月15日)融雪径流峰值10 m3·s-1,融雪径流对年径流贡献率分别为1.4%、1.4%、0.8%、2.0%和2.2%,均值1.6%。研究对黑龙江省西部半干旱区季节性径流量予以准确量化,以期为该地区地表水资源合理开发和利用提供决策依据。     

基于SWAT模型的长江源区径流模拟

长江源流域位于青藏高原腹地青海省境内,是气候变化的敏感区,其流域径流量的变化对区域经济发展和三江源生态环境保护具有重要的意义。SWAT模型是基于水文过程的,具有很强物理机制的流域分布式水文模型。利用长江源区1975-2004年气象数据、水文数据以及土地覆被/土地利用图、土壤图等数据构建了适合长江源区的SWAT水文模型。结果表明,模型对模拟的月流量相对误差为10.6%,相关系数R2和Nash Suttcliffe系数Ens>0.7。表明模型在长江源流域对产流模拟的适用性较好,为长江源流域建立分布式流域水文模型提供了参考。     

重庆缙云山典型林分3种时间尺度下产流特征研究

为给三峡库区城市森林水源涵养植被建设提供依据,该文基于2002—2005年的降雨和径流观测数据,研究了重庆缙云山4种典型林分4种时间尺度下的产流特征。结果表明:①2002—2005年降雨年际间分布均匀,变幅较小,降雨年平均相对变率为4.46%,变差系数为0.061 8,月平均降雨量类似正态分布。②降雨量、地表径流量与地下径流量都表现出明显的干、湿季之分,每年10月至翌年3月为干季,4—9月为湿季;4种林地的全年径流量主要产生在湿季,湿季地表径流量约占全年地表径流量的85%以上,地下径流量约占全年地下径流量的75%以上。③地表径流和地下径流峰值均出现在6月;月平均降雨量与对应的月地表径流量和月地下径流量均表现为一元二次方程关系;平均年地表径流量依次为:楠竹林＞灌木林＞针阔混交林＞常绿阔叶林;平均年地下径流量依次为:常绿阔叶林＞针阔混交林＞楠竹林＞灌木林。④在相同的场暴雨条件下,地表径流系数表现为:楠竹林＞灌木林＞针阔混交林＞常绿阔叶林;地下径流系数表现为:常绿阔叶林＞针阔混交林＞楠竹林＞灌木林;场暴雨量与地表径流量和地下径流量之间均表现出线性关系。⑤常绿阔叶林、针阔混交林在年、月尺度下对降水表现出较好的理水作用,在场暴雨尺度下表现出较好的调洪功能;楠竹林在3种时间尺度下理水调洪功能最差。      

海南不同林分地表径流特征分析

目的探讨桉树林、橡胶林和次生林3种森林地表径流的月动态以及不同雨量等级发生的地表径流规律,为准确评价3种森林水源涵养效益以及人工林可持续经营提供科学依据。方法在海南黎母山不同林分建立径流场,其中桉树林中有4个（F1、F2、F3、F4）,橡胶林有1个（F5）、次生林中有1个（F6）,从2010年4月到2011年3月进行地表径流观测,对比分析了3种森林类型地表径流特征,并借助G（2,1）模型基本思路以及sigmoid模型预测了月地表径流系数。结果（1）F1 ~ F6径流场全年地表径流量分别为230 、49 、170.1 、84.2 、340 、396.4 mm,其中雨季地表径流量分别占全年地表径流量的90.28%、91.61%、87.89%、92.74%、91.86%、90.88%。（2）各月地表径流量大小呈现相同的顺序,即F6 > F5 > F1 > F3 > F4 > F2。（3）雨季次生林地表径流总量是桉树林的1.75 ~ 8.11倍,橡胶林是桉树林的1.49 ~ 6.89倍。（4）单次降雨超过10 mm才会发生地表径流,地表径流随降雨等级而增大,大于60 mm的降雨量占全年总雨量的57.95%,而F1 ~ F6径流场产生的地表径流分别占全年地表径流量的84.92%、89.08%、82.14%、87.75%、79.56%、83.49%。sigmoid模型对雨季地表径流系数的预测精到高于旱季,但对2010年8月各径流场的地表径流预测偏差较大。结论该地区5年生桉树、6年生橡胶人工林的地表径流并不总是比次生林大,因此在评价人工林水源涵养能力时有必要考虑林龄和地理位置。      

潇河枯水期月径流量预测研究

利用潇河流域51 a的径流量资料,选择每月之前的12个月径流量作为预报因子,采用逐步回归分析的方法,对枯水期径流量进行了分析研究。结果表明,可以利用月径流量之间的关系建立枯水期月径流量预测模型,所建立的预测模型包含的自变量不超过5个,每个预测模型中均包含前一个月的径流量,均没有常数项,可用于实际作业预报;模型的预测精度随月径流量的增加有降低的趋势,其中12月份到翌年4月份的预测模型精度可以达到甲等,10月份、11月份和5月份可以达到乙等。     

降雨和水保措施对无定河流域径流和产沙量影响

基于无定河流域降雨、泥沙、径流和水土保持措施的历年统计数据,根据M-K-S检验得到径流和侵蚀产沙序列的突变点,将研究期分为基准期(1957—1972年)和措施期(1973—1996年)。采用双累积曲线、经验公式和修正系数法,研究该流域降雨变化和水保措施对径流和产沙量变化的影响,并采用多元回归模型分离了降雨和水保措施对径流和产沙量变化的贡献。结果表明:与基准期相比,水保措施引起径流减少3.16亿～3.42亿m3,占基准期年均径流量的23.0%～24.4%;引起产沙量减少0.71亿～1.07亿t,占基准期年均产沙量的47.1%～57.3%。措施期降雨变化引起径流量减少0.46亿m3,产沙量减少0.13亿t,分别占措施期水、沙实际减少总量的11.6%和11.4%。水土保持措施建设是流域径流和侵蚀产沙减少的主要原因,其对水、沙减少的贡献率分别为80.3%和60.5%。其中,植被措施(林地+草地)对径流影响显著,引起径流量减少2.78亿m3,占径流减少总量的70.2%;工程措施(梯田+坝地)对产沙影响显著,引起产沙量减少0.46亿t,占产沙减少总量的40.3%。降雨变化、植被及工程措施对水沙量变化的影响表现出阶段性变化,主要原因在于降雨的丰枯变化和工程措施对水土流失防治功能的时限性。因此,在水保措施建设过程中,需合理配置工程和植被措施比例,重视对已建梯田、坝地等工程的维护和废弃工程的替换,以增强水土保持措施体系功能的持续性。