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。     

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。     

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。     

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     

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SCS模型的登封市景观格局对地表径流的影响研究

探究登封市2003-2021年景观格局演变及其与枯、平、丰水月地表径流的关联性差异,分析景观格局指数影响力的空间异质性,为减缓地表径流、优化景观格局提供理论支持。基于Landsat系列遥感影像,提取登封市用地类型及景观格局指数,利用SCS水文模型、Pearson相关性分析及GWR等方法研究景观格局演变对径流量的影响。结果如下：（1）登封市林地对地表径流的消减率随着雨量增加而降低,丰水月比平水月降低了33.37%,是平水月减少量的2.47倍。（2）登封市在不同雨量下产生的地表径流具有显著的时空差异性,其中2015-2021年快速的城市建设活动导致丰水月有26.29km2的地区出现超出50mm的径流增加量。（3）景观指数与径流量的相关性随雨量递增而逐渐显著,SPLIT、IJI和LSI在丰水月与径流的正相关性比在平水月的平均降低10.8%、12.3%、8.3%,其中林地结合度对径流的阻滞效应在平水月最强。（4）CONTAG、IJI、LSI对径流的正、负向影响力在时间和空间双重维度上存在显著差异且整体呈正向驱动,其主导驱动力随时间变化由IJI向CONTAG转变。景观格局与径流量的耦合关联性在平水月最为显著且影响径流变化的主导驱动力在时空尺度上具有差异性,因此不同区域的防洪规划在优化整体景观格局的基础上应充分考虑优势斑块连通性对减缓径流的差异影响。     

基于分布式水文模型的藤条江河流土壤侵蚀研究

藤条江是南亚重要国际河流元江-红河的主要支流,流域地处高原山地,土壤侵蚀严重.利用分布式水文模型SWAT对藤条江流域的水文过程进行了模拟,采用2年的逐日观测数据对模型进行了率定和验证.径流模拟结果和实测数据相比,模型确定性系数和效率系数(纳什-克里夫系数)均高于0.75,表明SWAT模型对藤条江径流的模拟结果良好.使用率定好的模型,计算出流域年均土壤侵蚀量为94.39×104 t,约47％的流域面积处于中度侵蚀状态,流域的水土流失关键区位于红河断裂带南缘,需优先实施水土保持措施的行政区域对应云南省金平县.     

基于FUNWAVE-TVD模型的离岸养殖围网内外波浪场数值模拟研究

本研究利用完全非线性Boussinesq数值模型FUNWAVE-TVD耦合多孔介质模型,建立了模拟围网波浪场的数值模型。将计算结果和实验数据进行对比分析,验证了该模型计算规则波在穿过网箱后传播过程的准确性。进一步研究了波高和周期等因素对围网内外波浪场特性的影响,探讨了围网波浪场特性与这些水动力因素的内在联系。结果显示,离岸养殖围网的存在使波浪场背浪侧出现衰减,波高衰减率受波浪周期影响较大,最大波高衰减达到93.3%。同时,较低频规则波的波高衰减区域呈辐射状趋势扩散,并随着波浪进一步传播,最大波高衰减位置开始向两侧扩散,围网背浪侧的波高衰减程度减小,波高有恢复趋势,而高频波浪的波高衰减区域则较为集中。本研究可为实际海域桩网围护的位置和构造提供分析依据。     

基于能值分析的流域生态系统服务功能价值评估——以东江流域为例

已有的流域生态系统研究大多应用直接市场法、替代市场法和模拟市场法等方法从经济学角度、以货币价值量估算其服务价值。由于流域生态系统的能量最终来源于太阳能，其结构形成、特征功能、生态效应和服务价值等均受制于生态系统对太阳能的吸收，现有方法并不能实现各物质间太阳能的相互转化，也不能实现不同类别服务功能的相互比较，采用能值分析方法能更客观、合理、准确地评价流域生态系统的服务价值。从分析流域生态系统的能量来源、物质循环、结构形成、生态效应、服务功能和消费者干预等综合特征出发，分为淡水供给、物质生产、生态调节、生态支持和文化娱乐共5个一级类型和15个二级类型，应用能值分析技术构建流域生态系统服务功能的价值评价体系及计算模型，并以东江流域为案例，客观定量评价其服务价值。结果表明，东江流域生态系统服务功能的能值货币中，淡水供给为243.72×108元/a，物质生产为42.99×108元/a，生态调节为315.25×108元/a，生态支持为247.35×108元/a，文化娱乐为4.46×108元/a，总能值价值853.77×108元。各类服务功能的能值货币大小排序为：生态调节﹥生态支持﹥淡水供给﹥物质生产﹥文化娱乐，生态服务功能主要表现为生态调节、生态支持和淡水供给，此3项服务功能价值占总价值的94.44%。     

文山州清水河流域生态完整性及时空差异研究

本研究采用目标层、准则层和指标层3级指标体系,从水文水资源、物理结构、水质、水生生物等方面对清水河流域的生态完整性进行评价,并分析其时空分布特性。结果表明,清水河干流生态完整性状况一般,其主要支流中,碧松就河为好,清平河、旧城河均为一般,高枧槽河分别为差、极差和一般状态;各河流生态完整性在时间和空间尺度上存在较大差异,总体上10月（秋季）优于4月（春季）,受人类活动干扰相对较少的碧松就河、清平河、清水河上游及下游优于人类活动影响较大的旧城河、高枧槽河及清水河普者黑风景区段及丘北县城段。生态完整性评价清晰的诊断出导致河流健康问题的关键因子,可为今后清水河流域的水资源保护和合理开发利用提供参考。     

黄河下游湿地演变与实测径流相关性研究

探索不同类型河道湿地面积与水文站实测径流量的相关性,为黄河流域生态保护修复和管理工作提供支撑。选择黄河下游花园口-利津河段为研究对象,基于1986、1990、2000、2010和2020年5期遥感解译黄河下游湿地的类型、面积和格局,分析湿地动态变化及原因,结合黄河下游重要水文站实测径流量数据,探索黄河下游不同类型河道湿地面积变化与径流相关性。结果表明：（1）河流水面湿地为黄河下游河段湿地的主要组成部分,占湿地面积的45.9%～65.9%;(2)黄河下游河段的湿地面积从20世纪80年代至今呈现萎缩趋势,面积减少约35.6%,但萎缩速度在不断减缓,湿地面积逐渐趋于稳定;（3）黄河下游游荡型、弯曲型和顺直型河段的湿地面积与径流量的相关性存在差异。游荡型和弯曲型河段河流水面面积与流量均呈正相关关系,但变化幅度不同,顺直型河段河流水面面积受流量的影响较弱,游荡型、弯曲型和顺直型河段滩地面积随径流量增大而减少,减少幅度各有差异。     

太湖苕溪流域河流生态修复体系研究

太湖苕溪流域河流密布,湖泊众多,随着城市化水平的提高,城镇建设不断与河争地,河流中大量末端河道被封堵或填埋,河流水系自然形态结构受到影响,河流调蓄功能锐减,河流生态系统的健康状况受到严重的威胁,河流生态修复迫在眉睫。以河流生态修复理论为基础,就如何建立合理的太湖苕溪流域河流生态修复体系展开研究,以期为区域河流生态修复提供参考依据。     

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 22.99×10⁹～76.46×10⁹m³,多年平均输沙量63.20×10⁴～3470.00×10⁴t;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...     

基于ArcSWAT模型的老鹳河流域面源氮识别和分析

进行老鹳河流域面源氮污染负荷估算和关键源、区识别,推进流域面源污染的溯源和控制,为流域非点源氮污染控制和治理提供理论支撑。通过模型数据库构建、流域空间单元划分以及参数率定和验证建立老鹳河流域氮污染过程的ArcSWAT模型;以2017年的气象资料为背景,设置4种情景模式,模拟估算流域不同面源氮的入河量,分析和识别不同污染源的关键期以及不同土地利用类型的关键污染源。结果表明,化学氮肥施用和大气沉降是老鹳河流域面源氮的主要污染源,分别贡献了47.6%和38.6%;大气沉降、畜禽养殖和化学氮肥施用入河氮量最大值均出现在3月,农村生活入河氮量最大值出现在8月,而4类污染源入河氮量的最小值均出现在12月;雨季是老鹳河流域控制面源污染氮的关键期;减控的关键污染源旱地、园地和水田是化学氮肥施用,林地和人居地分别是大气沉降和农村生活。应分时、分区、分类制定老鹳河流域面源氮污染减控方案,对于人为氮源（化学氮肥施用、畜禽养殖和农村生活）还要关注在作物播种期和生长季节进行减控。