基于SWAT模型的张家口清水河流域径流模拟

水资源问题是制约我国社会经济可持续发展的重要因素。以张家口市清水河流域为研究区域,基于GIS构建流域的SWAT分布式水文模型,对影响径流模型结果的几个重要参数进行敏感性分析,并应用SWAT-CUP软件进行参数率定,利用2013-2016年的实测径流量进行模型验证,分别计算气候和土地利用变化对径流量的贡献率。结果表明,校准期的效率系数(NSE)为0.74,决定系数(R~2)为0.72;验证期的NSE系数为0.76,(R~2)为0.78。气温变化对径流量变化的贡献率为36.3%,而土地利用变化对径流量变化的贡献率为10.5%,气温和土地利用变化对径流量的变化均产生一定作用,但就作用大小而言,气候变化的作用相对较大。基于这些评价指标,可知SWAT模型在张家口清水河流域径流模拟中具有很好的可靠性和适用性,可以作为该流域水资源综合管理的支撑模型之一。     

基于SWAT模型的平原河湖水网区小流域径流过程模拟

模拟湖北省松滋市小南海流域径流过程,为未来运用SWAT模型诊断小南海流域面源污染问题提供技术支撑。小南海流域地处洞庭湖生态经济区最上游,是洞庭湖上游重要的生态涵养地。流域处于山地丘陵地区与平原河湖地区的交界地段,上游地区为山地丘陵区,下游地区为平原河湖区,水系结构和产流汇流过程较为复杂。该流域内无水文站点,水文资料缺失。选择了洞庭湖流域、鄱阳湖流域与梁子湖流域3个相似流域运用SWAT模型时所采用的水文参数,运用参数移植法确定了小南海流域的水文参数;对比基于DEM直接定义水系、使用Burn In功能对河网进行修正和Pre-defined streams预定义水系3种水系定义方法,选择最适合的Pre-defined streams方法按照现状进行水文模拟。模型划分了25个子流域,验证结果表明确定系数R~2与Nash-Sutcliffe效率系数E_(ns)均大于0.85,表明使用水系预定义法及参数移植法的SWAT模型模拟小南海流域径流过程是可行的。     

珠溪河流域土地利用变化对面源磷污染影响的研究

探讨土地利用类型变化对磷、泥沙负荷以及截留能力的影响,为制定珠溪河流域面源磷污染治理措施提供重要支撑,也为鄱阳湖流域磷污染精准防治提供科学依据。基于2010年和2018年土地利用数据,采用SWAT模型对珠溪河流域面源磷负荷、泥沙负荷以及径流进行了模拟研究,并结合水文水质实测数据对模型的模拟结果进行评价。结果表明：相关系数R2和Nash-Suttclife模型效率系数ENS均满足SWAT模型在研究区的适用要求;泥沙与总磷的负荷强度与耕地、建设用地的覆盖率呈正相关,与林地、草地的覆盖率呈负相关,且总磷负荷强度与泥沙负荷强度有较高的重合性;2010年、2018年土地利用数据的总磷、泥沙年均入河系数分别为0.535、0.736和0.558、0.752,2个时期的泥沙与总磷入河系数中北部大于南部。控制农业生产和农村生活的污染物排放是减少面源污染的重要措施,进行退耕还林或退耕还草能有效截留污染物质以及起到防沙固土的作用。     

珠溪河流域土地利用变化对面源磷污染的影响研究

探讨土地利用类型变化对磷、泥沙负荷以及截留能力的影响,为制定珠溪河流域面源磷污染治理措施提供重要支撑,也为鄱阳湖流域磷污染精准防治提供科学依据。基于2010年和2018年土地利用数据,采用SWAT模型对珠溪河流域面源磷负荷、泥沙负荷以及径流进行了模拟研究,并结合水文水质实测数据对模型的模拟结果进行评价。结果表明:相关系数R ²和Nash-Suttclife模型效率系数E _NS均满足SWAT模型在研究区的适用要求;泥沙与总磷的负荷强度与耕地、建设用地的覆盖率呈正相关,与林地、草地的覆盖率呈负相关,且总磷负荷强度与泥沙负荷强度有较高的重合性;2010年、2018年土地利用数据的总磷、泥沙年均入河系数分别为0.535、0.736和0.558、0.752,2个时期的泥沙与总磷入河系数中北部大于南部。控制农业生产和农村生活的污染物排放是减少面源污染的重要措施,进行退耕还林或退耕还草能有效截留污染物质以及起到防沙固土的作用。     

基于SWAT模型的旬河流域气候变化水文响应研究

径流量是体现流域水量特征的重要指标。旬河作为汉江上游的主要支流,其径流量变化直接关系到丹江口水库(南水北调中线工程水源地)的储水量。以历史时期(1995-2015年)旬河流域实测径流量数据为基础,选择驱动SWAT水文模型,定量探究旬河流域径流量对气候变化的响应。结果表明,校准期和验证期决定系数(R~2)分别为0.85和0.87,Nash-Sutteliffe效率系数(NSE)分别为0.85和0.84,SWAT水文模型对旬河流域径流量模拟结果良好。采用英国Hadley气候中心预测的未来气候模式RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0、RCP8.5,对2036-2055年的气象数据进行4种未来气候情景模拟,发现在历史气候情景下,三季度降水量对全年径流量贡献度最大,且四季度的径流量对三季度的降水量存在一定滞后效应;在RCP8.5情景下,雨季将提前且持续周期延长。研究结果可为政策部门在水资源宏观调控、极端气候预防和防洪减灾等方面提供参考。     

ECOMSED模式在厦门湾海域潮流场模拟中的应用

本研究基于ECOMSED模式,引入变边界技术,建立厦门湾三维动边界潮流模型,以模拟具有大面积滩涂的厦门湾水动力过程.模型综合考虑九龙江上游径流和M2,S2,N2,K1,P1,O1等6个主要分潮的作用,对整个厦门湾及其毗邻海域进行了一个多月的模拟,最后将模拟结果与实际观测资料进行对比验证,结果表明本研究所建立的模型可以较好地反映厦门湾海域的潮流运动过程,为进一步研究河口海湾地区提供了可靠的技术基础.     

基于SWAT模型的汤浦水库流域非点源污染模拟

在对汤浦水库流域内污染调查的基础上,建立了基于GIS技术的SWAT模型,建立了汤浦水库流域非点源污染空间和属性信息基础数据库,在GIS技术和ArcScene、Arcview等软件支持下,研究流域非点源污染分布规律、主要污染因子、各溪各镇的污染贡献率以及流域污染负荷总量等。结果表明,在空间尺度上,南溪和双江溪流域营养物质贡献量最高,泥沙量较大;不同土地利用类型污染流失负荷不同,灌溉水田是总氮负荷的主要来源,水田和茶园是总磷负荷的主要来源,其次是居民点,最小是林地。在时间尺度上,年内总氮、总磷负荷随季节呈不规     

利用气候因子对Fox模型计算东海总经济鱼类CPUE的优化

气候因子是影响海洋鱼类资源的重要因素之一.本研究采用1951-1984年东海总渔获量和捕捞努力量数据,尝试将海表温度(SST)、冬夏季风、台风、长江径流4个气候因子引入Fox剩余产量模型中来对单位捕捞努力渔获量(CPUE)进行优化.在线性和指数回归模型中,运用AIC准则将气候因子对模型参数α进行逐步回归.结果均筛选出SST、夏季风2个主要气候因子作为模型的补充变量,经AIC准则判断,线性模型为最适模型.气候因子和参数α的线性回归模型回归系数R2为0.495,模型中各参数的P值都小于0.01,95%置信区间均不包含0.经气候因子优化后的模型对CPUE的拟合效果比优化前显著增强,说明SST、夏季风对东海渔业资源量的影响最为显著.     

双通道养殖池流态模拟及验证

养殖池是循环水养殖中的关键设施,养殖池内水体的流态则是研究养殖池两相流的基础,并直接决定了养殖池的性能优劣.借助计算流体动力学软件包Fluent,采用标准模型和RNG模型分别对Cornell-type 双通道养殖池进行数值模拟,得到养殖池内水体流场的速度分布.模拟结果表明,水体回转速度大小与养殖池中心的径向距离呈线性增长关系,池中心处速度最小,越远离池中心回转速度越大,靠近池壁处速度达到最大;同时通过实验数据对模拟结果进行了验证,对比结果分析表明,RNG模型比标准模型模拟效果相对较好,模拟结果也基本符合Cornell-type双通道养殖池的运行规律,这为养殖池的优化设计及结构改进提供了新的研究方法和手段.     

基于SWAT模型的汤浦水库流域非点源污染模拟

在对汤浦水库流域内污染调查的基础上,建立了基于GIS技术的SWAT模型,建立了汤浦水库流域非点源污染空间和属性信息基础数据库,在GIS技术和ArcScene、Arcview等软件支持下,研究流域非点源污染分布规律、主要污染因子、各溪各镇的污染贡献率以及流域污染负荷总量等。结果表明,在空间尺度上,南溪和双江溪流域营养物质贡献量最高,泥沙量较大;不同土地利用类型污染流失负荷不同,灌溉水田是总氮负荷的主要来源,水田和茶园是总磷负荷的主要来源,其次是居民点,最小是林地。在时间尺度上,年内总氮、总磷负荷随季节呈不规则的"W"形态变化。     

塔里木河流域水土流失动态变化分析

研究塔里木河流域土地利用变化、年径流量和输沙量变化特征及其相关关系，以期促进水土资源的合理开发和利用，为塔里木河流域的生态环境治理提供科学依据。水文数据为2005-2020年流域焉耆站、同古孜洛克站、卡群站、西大桥站、阿拉尔站年径流量、年输沙量，土地利用数据为1980-2015年土地利用空间分布数据。结果表明：（1）1980-2015年，土地利用面积比例变化为-1.07%~1.16%，耕地面积增幅为1.16%，沙地面积增幅0.30%，草地面积降幅1.07%；（2）流域内各主要河流多年平均径流量为22.99×108~67.46×108 m3，多年平均输沙量63.20×104~3070.00×104t；开都河多年平均含沙量为0.24 kg/m3，其余河流平均含沙量均大于4kg/m3；塔里木河流域年径流量和年输沙量均呈现下降变化趋势，且年输沙量的变异性（40.89%~73.11%）大于年径流量（15.54%~35.37%）；（3）各主要河流的年径流量、年输沙量与耕地和城乡居民用地的占比均呈负相关关系，与林地、草地、沙地等均呈现正相关关系。建议合理进行土地开发，禁止盲目开荒种田，充分运用智能化手段开展在线动态监测，及时掌握水土流失情况，恢复和重建塔里木河流域生态。     

近60年开都河源区径流演变及驱动因素定量分析

基于开都河大山口水文观测站径流量实测数据，利用Mann-Kendall趋势和突变检验以及累积距平法，分析开都河近60年的径流和降水演变规律，利用双累积曲线法定量研究降水和人类活动对开都河径流变化的贡献量。结果表明：（1）开都河年径流量波动较小，多年平均值、最大和最小值分别为35.44×108m3、57.09×108m3和24.61×108m3。（2）径流量整体呈上升趋势，以0.166×108m3/a的速率递增，于1995年发生由少到多的突变。（3）开都河源区降水年际变化较小，多年平均值、最大和最小值分别为271.48mm、406.6mm以及191.4mm，且在1998年发生突变。（4）在径流量增加过程中，降水和人类活动对其贡献率分别为68.2%、31.8%；影响量分别为4.71×108 m3和2.2×108 m3。研究成果为开都河源区水资源管理、利用和水土流失整治提供数据基础和决策依据。     

黄土区小流域植被/工程复合作用下的泥沙效应

研究植被/工程复合作用下的泥沙效应,为科学阐述黄土区不同水土保持措施耦合作用下的调水调沙效益提供参考依据。马家沟流域土地利用主要分为草地、林地、梯田、坡耕地、灌木林地、裸地、居民地和水域8类,流域布设各类淤地坝64座。基于SWAT模型,对比分析了多林流域和少林流域对流域泥沙的调节作用,分析了淤地坝淤积库容、单坝拦沙效益,研究了流域各项水土保持措施减沙效益。研究结果表明,森林植被除了缓洪增枯,同时可以减少流域侵蚀产沙,农果地与全林流域相比,输沙模数为后者的1.5倍;淤地坝坝控面积与坝高、库容与坝高均正相关,相关系数分别为R2=0.8121、0.8603。黄土区流域植被/工程复合作用下水土保持效果显著,而在各项水土保持措施中,淤地坝减沙贡献率最大,达40%以上。     

洋河水库流域面源污染负荷空间分布特征

为探究洋河水库流域面源污染的空间分布特征,基于气象、土地利用、农业管理等数据资料,计算2013年洋河水库流域农村生活污水、固体废弃物、畜禽养殖流失、化肥流失、水土流失污染和城镇地表径流污染6种污染来源中总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NH3-N）、化学耗氧量（COD）4个污染物指标排放负荷,并通过GIS空间分析反映流域内的污染分布情况。结果表明,畜禽养殖污染物排泄量对研究区污染负荷贡献最大,年产生量约51621.34 t,入河量2961.52 t,占比分别为92%和85%;从总量上看,洋河水库流域的面源污染负荷分布在西洋河支流区域范围;单位面积负荷量最大的区域是迷雾河支流区域范围。据此确定了西洋河和迷雾河流域为今后洋河水库流域面源污染重点治理的区域,此研究结果可为洋河水库流域面源污染防治及消减提供理论依据。     

灌河和射阳河水质状况分析及主要污染物入海量估算

依据2004~2008年灌河和射阳河水质和径流量监测资料,采用内梅罗(Nemerow)指数法对两条河流水质状况进行了评价。通过对水质和径流量资料的统计分析,估算了灌河和射阳河主要污染物的年入海量,并据此分析了污染物入海对海域水环境的影响以及与近年黄海中南部浒苔Enteromorpha prolifera暴发的关系。结果显示,(1)2004~2008年灌河水质状况良好,但水质污染指数呈逐年升高趋势;2005和2007年射阳河水质为轻污染,其余年份水质为清洁。(2)不同年份灌河和射阳河年入海径流量差异较大,其变化范围:灌河在15.72×108~41.93×108m3,射阳河在28.74×108~59.96×108m3。(3)2004~2008年灌河和射阳河主要污染物(CODMn、BOD5、氨氮和挥发酚)年入海量均值分别为18794.87t和43919.24t,其中CODMn和BOD5的入海量起主导作用,占主要污染物年入海量的89%以上。(4)灌河和射阳河污染物入海对海域水环境产生了明显影响,并与近年黄海中南部浒苔暴发存在一定关联。     

拉萨河春季浮游生物群落结构特征研究

2015年4-5月对拉萨河浮游生物的调查结果显示:浮游植物有6门76种(属),浮游植物密度变化在4.04×10~4~16.04×10~4ind/L之间,平均密度为10.18×10~4ind/L,生物量变化在0.037~0.37 mg/L之间,平均生物量为0.13 mg/L;浮游动物4门51种(属),密度的变化范围是45.00~125.00 ind/L之间,平均密度为84.09 ind/L;生物量变化范围为0.006 8~0.063 mg/L之间,平均生物量为0.041 mg/L。该河段浮游生物组成多以冷水性种类为主;浮游生物的密度与生物量随海拔的升高呈递减趋势。