不同分布式水文模型在钱塘江密赛流域的对比运用研究

为定量分析不同分布式水文模型在密赛流域的模拟精度,分别选用分布式水文模型SWAT模型和VIC模型,以钱塘江密赛流域为研究区域,基于密赛水文站1980—1989年水文数据,对比分析2种模型在密赛流域的径流模拟精度,研究结果表明:2种分布式水文模型都可用来模拟研究区的径流,径流模拟相对误差均小于10%,确定性系数达到0.7以上,但SWAT模型模拟精度优于VIC模型,SWAT模型模拟的径流相对误差均小于5%,确定性系数达到0.8以上,研究成果为密赛流域的分布式水文模拟提供参考。     

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。     

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。     

SWAT模型发展与应用研究进展

SWAT模型是国际上被广泛应用和认可的分布式流域环境模型之一。对SWAT模型及其发展和应用进行了分析,综述了模型在水文过程模拟和分析、非点源污染、环境变化下的水文响应、最佳管理措施对流域的长期影响、作物产量以及与其他模型联用等方面的最新应用进展,并探讨了模型存在的问题及我国应用SWAT模型的发展方向。     

基于SWAT模型与Copula修正的融雪径流模拟

应用分布式SWAT模型,研究黑龙江省三江平原挠力河流域融雪径流模拟及变化特征。结合遥感技术获取研究区土地利用数据、DEM数据及土壤数据,建立SWAT模型地理信息数据库。基于流域内水文站及气象站2004～2014年融雪期内(3～5月)日气象和日径流观测数据,采用分布式SWAT模型模拟流域融雪径流。为提高径流模拟精度,利用二维Copula函数揭示模拟值与其误差间相关性,描述径流模拟结果及其误差联合概率分布,修正模拟径流值。结果表明,率定期及验证期纳什效率系数(NSE)均大于0.7,构建SWAT模型适合于研究区融雪径流模拟,而经Copula函数修正后纳什效率系数(NSE)提高至0.8以上,对修正径流值作滑动平均法平滑数据处理后,精度提高。     

基于SWAT模型的汨罗江流域产流产沙模拟

利用分布式水文模型SWAT模型模拟了洞庭湖区间典型山丘流域-汨罗江流域产流产沙情况。采用黄旗塅水文站1991~1993年和1998年实测资料对建立的汨罗江流域SWAT模型进行了校准与验证。结果表明模型模拟流域月平均流量校准期和验证期的确定系数R2分别为0.95和0.97,纳什效率系数NSE分别为0.92和0.94;模型模拟月输沙量在校准期确定系数R2为0.93,纳什效率系数NSE为0.86。研究成果表明建立的模型具有较好的模拟精度和适用性,为未来洞庭湖区间水文特性研究工作打下了良好基础。     

基于GIS的黑河山区流域水文过程要素分析

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。     

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.     

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。     

干热河谷植被覆盖对雨季地表径流和土壤水分的影响（摘要）

[目的]研究干热河谷植被覆盖对雨季地表径流和土壤水分变化的影响。[方法]对云南省元谋县的金沙江段干热河谷植被覆盖坡面及裸地进行雨季地表径流和土壤含水量的连续观测,并对观测数据进行统计学分析。[结果]植被覆盖能够显著减少地表径流量,对照小区（裸地）地表径流量是植被覆盖小区的22倍;植被覆盖下0～180cm土壤含水量比裸地增加37.6%;植被覆盖提高了土壤深层含水量的稳定性,并保持土壤物理性质稳定;不同深度土壤不仅水分含量差异显著,而且土壤水分含量变化也明显不同。[结论]坡面植被覆盖能够明显改变土壤水文,维持土壤水分含量在较高水平,特别是20cm以下的土层。     

长江上游流域土地利用对面源污染影响及其差异

基于遥感与地理信息系统技术,对比分析了长江上游流域2000—2006年土地利用变化;利用输出系数模型,计算了土地利用引起的面源污染负荷,并从面源污染TN和TP负荷量、负荷强度和不同来源等角度,综合分析得出长江上游流域土地利用变化对面源污染影响及其差异。2000—2006年,长江上游流域耕地面积减少约1.10×104km2,林地面积增加约1.10×104km2,其他土地利用变化很小,表明西部大开发以来,天然林资源保护、长江防护林和退耕还林等工程实施效果明显。长江上游流域土地利用造成的TN和TP负荷量2000年分别为114.14×104t和3.39×104t,2006年分别为111.21×104t和3.31×104t。四川省西北部雅砻江中游流域、大渡河上游流域、岷江上游流域和贵州省北部乌江中游流域,2000—2006年面源TN和TP负荷显著减少。     

流域植被对水量平衡影响的模拟研究

采用简化的简单生物圈模型（Simplified Simple Biosphere Model,SSiB）与TOPMODEL的耦合模型SSiB／TOPMODEL,进行5种植被类型覆盖下梭磨河流域水量平衡敏感性试验,并在此基础上分析流域植被对流域水量平衡的影响。结果表明,植被覆盖增加了冠层蒸腾和截留蒸发而使土壤蒸发减小。蒸发分量中这2个相反变化的净效应决定了植被的水文效应是增加流域的径流还是减小径流。对于模拟的5种植被类型与裸地相比,流域蒸发均有所减小,而流域径流均有所增加。当流域为草地覆盖时,流域总蒸发最大,为1．2205mm／d,而总径流深最小,为0．6587mm／d;当流域为落叶针叶林覆盖时,流域总蒸发最小,为1．0250mm／d,而总径流深最大,为0．8544mm／d：当流域为常绿针叶林覆盖时,蒸腾和冠层截留蒸发最大,分别为0．383和0．489mm／d。而土壤蒸发,草地覆盖时最大为0．799mm／d,常绿针叶林覆盖时最小为0．243mm／d。     

Suitability of common models to estimate hydrology and diffuse water pollution in North-eastern German lowland catchments with intensive agricultural land use

Various process-based models are extensively being used to analyze and forecast catchment hydrology and water quality. However, it is always important to select the appropriate hydrological and water quality modeling tools to predict and analyze the watershed and also consider their strengths and weaknesses. Different factors such as data availability, hydrological, hydraulic, and water quality processes and their desired level of complexity are crucial for selecting a plausible modeling tool. This review is focused on suitable model selection with a focus on desired hydrological, hydraulic and water quality processes (nitrogen fate and transport in surface, subsurface and groundwater bodies) by keeping in view the typical lowland catchments with intensive agricultural land use, higher groundwater tables, and decreased retention times due to the provision of artificial drainage. In this study, four different physically based, partially and fully distributed integrated water modeling tools, SWAT (soil and water assessment tool), SWIM (soil and water integrated model), HSPF (hydrological simulation program– FORTRAN) and a combination of tools from DHI (MIKE SHE coupled with MIKE 11 and ECO Lab), have been reviewed particularly for the Tollense River catchment located in North-eastern Germany. DHI combined tools and SWAT were more suitable for simulating the desired hydrological processes, but in the case of river hydraulics and water quality, the DHI family of tools has an edge due to their integrated coupling between MIKE SHE, MIKE 11 and ECO Lab. In case of SWAT, it needs to be coupled with another tool to model the hydraulics in the Tollense River as SWAT does not include backwater effects and provision of control structures. However, both SWAT and DHI tools are more data demanding in comparison to SWIM and HSPF. For studying nitrogen fate and transport in unsaturated, saturated, and river zone, HSPF was a better model to simulate the desired nitrogen transformation and transport processes. However, for nitrogen dynamics and transformations in shallow streams, ECO Lab had an edge due its flexibility for inclusion of user-desired water quality parameters and processes. In the case of SWIM, most of the input data and governing equations are similar to SWAT but it does not include water bodies (ponds and lakes), wetlands and drainage systems. In this review, only the processes that were needed to simulate the Tollense River catchment were considered, however the resulted model selection criteria can be generalized to other lowland catchments in Australia, North-western Europe and North America with similar complexity.     

我国长江中下游水稻产区铅污染分区划分方法研究

以我国典型水稻产区——长江中下游平原为研究对象,在系统收集文献中20种水稻品种可食部位及其对应土壤中重金属铅(Pb)的协同调研数据基础上,综合考虑了水稻品种和土壤理化性质的影响,探讨了基于物种敏感性分布(SSD)法来划分水稻"宜产、限产、禁产"三区的方法,并以保护不同比例水稻品种反推出了各划分区的土壤Pb含量阈值。研究结果表明:该典型水稻产区的土壤pH与水稻Pb的富集系数间呈负相关,相关系数为-0.46(P0.05),土壤有机碳(SOC)与水稻Pb的富集系数间呈正相关,相关系数为0.91(P0.01),同时由pH和SOC两个变量所建立的回归模型可以解释水稻富集系数83.20%的变异;4种典型情景土壤中的水稻品种敏感性顺序分布基本一致;长江中下游平原区划分水稻"宜产、限产、禁产"三区的土壤Pb含量分别为≤14.81mg·kg-1,14.81～185.24 mg·kg-1和≥185.24 mg·kg-1。"宜产、限产、禁产"划分方法具有较好的科学性、普适性及可操作性,可推广至全国水稻产区的分区划分,将为我国农用地土壤的风险管理提供重要的技术支撑。