基于SWAT模型的半城子水库流域径流模拟

该文应用分布式水文模型(SWAT模型)对半城子水库流域的径流状况进行模拟研究,并重点探讨森林植被变化对水文生态响应的影响。对半城子水库流域1990—1999年期间年、月径流进行模拟,以月径流模拟的效率系数、相对误差和相关系数3个指标为标准,对模型的敏感参数进行率定,并对2000—2006年的月径流进行验证模拟。结果表明,该模型适用于半城子水库流域的径流模拟,且精度较高。然后基于SWAT模型的模拟分析结果,应用GIS的空间分析功能,分析了半城子水库流域在1990、1995、2000和2005年的径流分布以及不同土地利用类型对水文响应影响的贡献。结果表明,降雨和土地利用变化对径流产生了较大的影响。降雨较多的月份,产生的径流也较大;降雨较少的月份,产生的径流也较小。土地利用的变化主要表现在灌木林和针叶林面积的减少和阔叶林面积的增加,相应的水文变化表现为径流量的减少。其中,针叶林和针阔混交林产生的径流量最大。     

基于SWAT模型的渭河流域分区径流模拟研究

【目的】研究SWAT模型在渭河流域水文循环过程模拟上的适用性,为渭河流域时空径流响应研究奠定基础。【方法】依据林家村、咸阳、华县、张家山和状头5个水文站,将渭河流域划分成5个子区间,基于SWAT分布式水文模型,对各子区间1978-1982年和1983-1986年的月径流过程分别进行校准和验证,并对各分区径流模拟结果的合理性进行分析。【结果】渭河流域各水文站月模拟流量过程与实测流量过程均拟合较好,校准期林家村、咸阳、华县、张家山和状头5个水文站的相关系数分别为0.73,0.81,0.86,0.79,0.79;纳什系数分别为0.58,0.75,0.77,0.65,0.51;相对误差分别为10.73,-2.73,-11.20,-19.95,-10.80。验证期5个水文站的相关系数分别为0.87,0.81,0.86,0.75,0.79;纳什系数分别为0.80,0.77,0.82,0.68,0.69;相对误差分别为16.81,17.95,19.91,19.72,19.87,均满足要求。SWAT模型模拟效果较好,但并未达到最佳,主要是研究区利用数据的限制以及模型自身不确定因素的综合影响所致。【结论】SWAT模型在渭河流域各个分区均有较好的适用性,为研究渭河流域气候和土地利用变化的时空径流响应提供了模型基础。     

基于SWAT模型的大通河流域径流模拟

【目的】采用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型模拟大通河流域径流,为大通河流域水资源规划与管理提供科学依据。【方法】根据大通河气象水文、地形、土地利用、土壤类型等基础数据,以相对误差(Re)、线性拟合系数(R2)以及纳什效率系数(Ens)作为模型评价标准,研究SWAT模型对大通河流域径流的模拟效果。【结果】大通河流域月径流SWAT模拟值与实测值吻合较好,模型校准期(1978-1982年)和验证期(1983-1986年)的线性拟合系数、月径流相对误差以及纳什效率系数分别为:0.70,0.95%,0.69和0.69,-13.96%,0.68,表明SWAT模型能够较好地模拟大通河流域的月流量过程。【结论】SWAT模型可用于大通河流域径流模拟。     

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。     

基于SWAT模型的开都河上游气候变化和人类活动对径流的影响

基于SWAT模型运用情景分析方法设置3类气候变化和土地利用情景,定量分析气候变化和人类活动对开都河上游径流量的影响.以决定系数R2、Nash-Sutcliffe效率系数NSE和偏差系数PBIAS作为模型的评价指标.结果表明,模型率定期R2、NSE和PBIAS分别为0.85、0.84和6.2％,验证期R2、NSE和PBI...     

SWAT模型在径流模拟中的研究进展

首先简要介绍了SWAT模型的发展历程、模型结构等,继而着重概述了国内外应用SWAT模型在径流模拟研究方面的主要进展,总结了该模型在不同区域、不同时间尺度、不同空间尺度的适用性,介绍了该模型模拟气候变化和土地利用对径流影响的研究.在此基础上,针对SWAT模型在应用过程中存在的不足,介绍了为增强模型适用性、提高运算能力和模拟运算精度所进行的模型改进研究.最后,提出了SWAT模型在我国应用中存在的问题及今后的研究方向.     

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SWAT模型的岷江上游流域土地利用变化对径流的影响

定量评估土地利用对水文过程的影响,对水资源规划和管理具有重要意义。本研究的主要目的是定量评估成都岷江流域径流对土地利用变化的响应机制。以成都岷江流域作为研究对象,基于GIS技术构建CMADS驱动下的SWAT模型来展开逐月径流模拟,并结合情景设置法,分别模拟研究区内不同土地利用情景下的径流过程,定量分析不同土地利用变化对流域径流产生的影响。结果表明：（1）林地、草地、耕地是成都岷江河流域的主要土地利用类型,随时间推移,仅有林地呈少量下降,草地面积保持不变,其余土地利用类型均有少量提高,其中建设用地、未利用地的年变化速率最快;（2）构建了适用于成都岷江流域的SWAT模型,率定期和验证期R2和NSE系数均在0.7以上,经过参数率定后的SWAT模型径流模拟效果较好,适用性高;（3）以2020年的土地利用现状为基准年,排除其他干扰因素,采用极端土地利用情景法,结果表明耕地具有增加径流的作用,林地和草地均具有拦截径流的作用,其中林地的截流作用更为明显。本研究可为指导该流域和类似流域的管理决策提供参考。     

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。     

水文响应单元划分对SWAT模型总氮模拟效果的影响

为分析水文响应单元(HRU)划定要素的阈值选取对SWAT模型模拟的影响,以东苕溪上游区域为研究对象,对土地利用、土壤类型和坡度三要素设置5%～30%阈值范围,以5%为梯度形成18种方案,以纳什系数(NSE)和均方根差与标准偏差的比值(RSR)为主要评判指标,探究三要素划分阈值对SWAT模型总氮负荷模拟效果的影响。研究结果显示:较为粗放的坡度分级有利于缩小总氮模拟值与实测值的偏差,而土地利用和土壤类型在阈值较小的情况下,总氮模拟的效果较好;各种方案对总氮模拟的结果表明土地利用阈值变化对其影响最大,而耕地面积占比是主要的影响因素,土壤类型阈值的影响相对较小。综合18种方案的总氮模拟结果,土地利用阈值5%、土壤类型阈值5%、坡度分级阈值20%是相对最合适的HRU划分方案。     

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%。     

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。     

流域水文模型参数不确定性量化技术研究进展

流域水文模型参数存在不确定性,不确定性对模型模拟与预测的精度产生显著影响。如何科学量化参数不确定性并分析其产生的不良影响是水文模拟中亟待解决的重要难题。为了研究这一问题,回顾和归纳了不确定性量化研究领域涉及的方法与技术,讨论了不确定性研究各环节中的成熟成果与亟待解决的问题。最后,对流域水文模型参数不确定性量化技术的应用前景进行了展望。     

基于DNDC模型的红枣生长模拟参数敏感性和产量不确定性分析

【目的】研究红枣生长模型模拟输入参数的敏感性和产量预测不确定性,为红枣生长模拟模型的本地化和区域化参数调整优化提供依据,以提高模型模拟预测精度和效率。【方法】以新疆昆玉市现代农业示范区为研究区,应用可扩展傅里叶振幅敏感分析法(EFAST)和蒙特卡罗法分析基于DNDC模型系统新构建的红枣生长模型的输入参数敏感特性和产量预测不确定性。【结果】作物参数中全株生物量中果实比例(Gfra)、最大作物产量(MaxY)、生长积温(TDD)和需水量(WaterR)等指标敏感度最高,土壤参数中田间持水率(FC)和孔隙度(Por)等指标敏感度最高,田间管理参数中灌溉量(IrrAm)、施肥量(FerAm)和有机肥施肥量(ManAm)等指标敏感度最高;随着参数的波动范围由±5%增大到±10%,红枣预测产量正态分布的相关一致性系数增大,模型的平稳性增加。【结论】调整参数优化模型,并对2015～2019年各年份进行产量模拟测试验证,预测产量结果相对误差控制在±8%以内(最小误差为-1.99%),调整红枣产量预测模型参数,提高了模型预测产量的精度,优化趋于合理。     

基于SUFI-2算法的SWAT模型在陕西黑河流域径流模拟中的应用

参数率定及敏感性分析是用来提高模型精度,确定模型关键参数及改善模型结构的非常有效的方法。本文基于SUFI-2算法,通过SWAT模型对陕西黑河流域进行了模拟,同时基于SUFI-2算法对模型参数进行了敏感性分析,结果表明：(1) 影响黑河流域径流模拟结果精度的主影响因子是scs径流曲线参数;(2) 用2005年到2011年的实测径流资料对模型进行了率定与验证,模拟确定性系数R²和模型效率系数ENS均高于0.8;(3) 通过SUFI-2算法与SCE-UA算法比较,发现SUFI-2算法所需时间短,精度更高。     

不同气候变化情景模式下淮河上游径流响应研究

运用SWAT模型定量分析2种不同气候变化情景模式(气温+2℃,降水量+5%)下淮河上游径流响应,结果表明院SWAT模型在淮河上游径流模拟具有较好的适用性,模型模拟的径流相对误差小于10%,确定性系数达到0.8以上,模型可用来定量模拟淮河上游不同气候变化情景模式下径流响应;气温升高2℃,流域径流量减少6.67%,降水增加5%,流域径流量增加7.56%。研究成果对于淮河上游水资源保护和利用具有参考价值。     

基于原位土壤观测的SWAT关键参数及模拟优化分析

利用现场观测土壤属性数据,对基于传统数据库的率定值和监测数据的参数计算值进行模拟结果对比分析。以三江平原阿布胶河流域的现场观测数据,通过物理机制中公式或模型,计算得到SWAT模型关键土壤属性参数的值,再进行两次SWAT模型的模拟。先运用基于土壤数据库参数率定值模拟,再用观测数据计算的参数值替换掉部分率定的参数值;与已经率定好的模型进行对比,评价参数计算的结果。结果表明,SOL_AWC、SOL_K、SOL_BD和USLE_K等4个参数在基于数据库的率定值和观测数据计算值之间有显著性差异,而SOL_CRK的率定值和基于观测数据的计算值之间无显著性差异。两种模拟结果相比,发现基于观测数据的农业面源负荷在数值上不存在显著性差异,且在年尺度和月尺度上具有相同的变化规律。结果表明基于观测数据的SWAT模型能够很好地模拟农业面源负荷在时间尺度上的变化规律。     

不同参数取值范围下CROPGRO-cotton模型全局敏感性和不确定性分析

在对新作物模拟的过程中,需要对品种参数重新进行率定,但是很多参数难以测量和校正,所以需要确定参数的取值范围。目前,参数的取值范围大部分通过2种方式得到：(1)实测数据和前人文献;(2)参数初始默认值的某个百分比上下变动。前者因为很多实测数据和率定后的参数未公布,所以选择后者确定参数取值范围。在5个参数取值范围(10%、20%、30%、40%、50%)下,通过Simlab软件,采取扩展傅里叶幅度敏感性检验(EFAST)法,对不同参数取值范围的输出变量进行敏感性和不确定性分析可知,30%的参数取值范围能很好地模拟作物生长。敏感性分析与不确定性分析标明其输出变量成熟期(MDAP)、产量(HWAM)、生物量(CWAM)的一致性检验系数(TDCC)分别为0.86、0.9、0.88,P值(显著性分析)均小于0.05,具有显著一致性,开花期(ADAP)的TDCC较小,为0.66,这因为只有参数EM-FL为敏感性参数,其余参数均不敏感。模型的输出结果中ADAP、MDAP、HWAM的实测值均处于95%置信区间内,CWAM略差。本研究可帮助CROPGRO-cotton模型在南疆地区的应用提升模拟精度和模拟...