基于SWAT模型的开都河上游未来土地利用变化对径流的影响

【目的】揭示土地利用变化下的流域径流变化。【方法】以开都河上游区域为研究对象,利用分布式水文模型SWAT,采用元胞自动机-马尔科夫模型(CA-Markov)预测法、当地土地利用规划要求和极端土地利用情景法共设置了4种2025年土地利用情景,包括自然发展情景、规划发展情景、极端草地情景、极端林地情景。【结果】①构建的SWAT模型在率定期(R2=0.74,NSE=0.73)与验证期(R2=0.58,NSE=0.57)的模拟结果可以接受。②采用CA-Markov模型模拟的2010年土地利用类型图Kappa系数为0.83,可用于预测2025年土地利用类型。1980—2010年土地利用类型变化主要表现为草地转换为水体和未利用地,其转换面积分别为106.09 km2和0.5 km2。③相较于基准年2010年,各土地利用情景下的年均径流量均减少,自然发展情景减少最快,极端草地情景减少最慢;从丰水期与枯水期来看,2种时期下各情景月均径流变化完全相反;从其季节分配来看,各土地利用类型在夏季对径流变化影响最大,冬季影响较小。【结论】该地区草地是影响径流最主要的调控因子,原有草地的减少会引起夏季径流较大幅度减少,对于未利用地,可考虑开发为草地。     

基于SWAT模型的金华江上游土地利用变化对径流影响的研究

流域内土地利用变化对水文循环有着重要影响.本文通过在金华江上游建立SWAT模型,模拟了不同土地利用情景下流域径流的变化特点,结果表明:SWAT模型模拟精度高,其中验证期Ens=0.85,R2=0.85,Re=0.07,可以模拟及分析流域水文对土地利用变化的响应;在该流域内,林地有减少径流量的作用而草地和耕地相反;保护耕地使流域内农业产量增加但也使径流量增加,且增加量集中在雨季.     

基于SWAT模型的卧虎山水库流域径流模拟

为探讨SWAT模型在中小流域的适用性,以卧虎山水库流域为例,在3S技术的支持下,制备了SWAT模型所需的DEM、土地利用、土壤及气象等数据库,构建了卧虎山水库流域SWAT分布式水文模型,并以2007-2009年实测数据对模型参数进行率定,以2010-2011年数据进行模型验证。结果表明,逐月径流量模拟值与实测值的Nash效率系数、相关系数均大于0.70,相对误差小于15%。总的来说,SWAT模型能够较好地模拟卧虎山水库流域的地表径流过程,可以在该地区推广应用。     

基于SWAT模型的松华坝水源区径流模拟研究

以昆明市松华坝水源区为研究对象,用昆明、中和、白邑站自建站至2009年间的日气象、径流资料,结合水源区土地利用、土壤空间分布图、90mDEM,建立松华坝水源区SWAT分布式水文模型。应用LH-OAT法分别对水源区内牧羊河和冷水河流域进行参数敏感性试验,最后应用SUFI2法和手动调参相结合的方法对模型参数进行率定和验证。结果表明,牧羊河流域在模型率定期和验证期,模拟与实测径流相对误差小于10%,Nash-Sutcliffe效率系数大于0.75;在冷水河流域模型率定和验证期,模拟与实测径流相对误差小于15%,Nash-Sutcliffe效率系数大于0.70;SWAT模型在牧羊河模拟效果好于冷水河。总的来说SWAT模型可适用于松华坝水源区的地表径流模拟,其应用值得推广。     

基于VIC模型与SWAT模型的径流模拟对比研究

首先对VIC模型与SWAT模型进行了简介,然后将两个模型应用到湖北省白莲河流域,探讨其在中小流域尺度的径流模拟中的适用性,同时进行径流模拟的对比研究.利用白莲河流域的水文气象数据、DEM数据、植被类型和土壤类型等资料,经过数据的收集整理建立白莲河流域的VIC模型与SWAT模型.采用1995-1999年汛期(4-10月)作为模型参数的率定期,2002-2004年汛期(4-10月)作为模型参数的检验期.研究结果表明:两个模型基本能够反映白莲河流域的日径流水文过程,具有一定的适用性.     

基于V模型与SWAT模型的白莲河流域径流模拟对比研究

首先对VIC模型与SWAT模型进行了简介,然后将两个模型应用到湖北省白莲河流域,探讨该模型在中小流域尺度的径流模拟中的适用性,同时进行径流模拟的对比研究。本文利用白莲河流域的水文气象数据、DEM数据、植被覆盖/土地利方式是和土壤类型等资料,经过数据收集整理建立白莲河流域的VIC模型与SWAT模型。并采用1995-1999年汛期（4-10月）作为模型参数的率定期,2002-2004年汛期（4-10月）作为模型参数的检验期。模拟结果表明：两个模型基本能够反映白莲河流域的日径流水文过程,具有一定的适用性。     

基于CA-Markov模型的渭河中下游干流土地利用变化模拟及预测北大核心

识别和预测土地利用时空格局演变规律对科学推进区域生态保护和国土资源空间规划的合理开展具有重要意义。以渭河中下游干流为研究区,利用转移矩阵、土地利用动态度以及土地利用程度指数为评价因子,分析1980-2020年土地利用变化,采用基于多评价准则(MCE)的元胞自动机和马尔科夫(CA-Markov)模型模拟自然发展情景、生态保护情景和统筹发展情景下2030年土地利用演变特征。结果表明:1980-2020年渭河中下游干流耕地面积占比最大为52%左右,其次是林地和草地,建设用地面积呈持续增长趋势。多年综合土地利用动态度为0.66%,建设用地面积变化最快,并以耕地转化为建设用地为主。基于CA-Markov模型模拟了2015年和2020年土地利用变化情况,模拟的土地利用空间格局发展态势与实际较一致,模拟的3种情景下2030年建设用地面积在自然发展情景下增幅最大,生态保护情景下林地面积增加了53.83 km~2;统筹发展情景下各土地利用类型变化较小。在3种情景下,渭河中下游干流2030年土地利用结构仍然以耕地、林地、草地为主,建设用地面积均呈不同增幅的增加趋势,统筹发展情景下的预测结果更符合国土空间规划要求和经济社会发展的需求。     

基于SWAT模型的山区冰雪融水河流的日径流模拟研究

针对冰雪融水河流的产流与汇流特点,基于SWAT模型能量平衡计算原理,充分考虑地形、辐射、风、下垫面及冻土等因素对融雪的影响,研究了山区冰雪融水河流的日径流,基于遥感数据与地理信息数据得到的积雪信息,以及玛纳斯河流域1980—1995年气象、径流等实测数据,建立了适合山区融雪河流的SWAT分布式流域水文模型,并模拟了玛纳斯河流域出山口处肯斯瓦特水文站的日径流,模拟相对误差为17%、Nash Sutcliffe效率系数为0.73,模拟结果合理可靠,为研究冰雪融水河流的径流模拟提供了有效的途径。     

基于SWAT模型的洞庭湖区间径流模拟研究

在人类活动强烈的在平原湖区,由于DEM精度较低,很难反映围湖造田形成的大量堤垸,径流的汇流过程亦会受到人工排涝的影响。针对人类活动强烈的洞庭湖湖区,结合GoogleEarth遥感卫星数据,识别出堤垸区的边界,以此修改研究区域的DEM来实现子流域的划分。对于堤垸区的汇流计算,采用天然出流过程的过去n d平均,以此反映人工排涝过程,从而能更好地利用SWAT模型对洞庭湖未控区间进行模拟。利用修改的DEM和过去n d平均出流的模型对流量进行了模拟,结果表明,改进后模型率定期的效率系数从0.88提高到了0.9,验证期的效率系数从0.85提高到了0.88。提出的模型改进方法,可为于平原湖区的水文模拟提供参考。     

基于SWAT模型和降水随机模拟的径流预测

降水为气象数据中对径流模拟结果影响最大的因素,对径流过程造成的影响较大,为预测未来不同量级降水情景下的径流过程,将SWAT模型和耦合Markov链-Gamma分布的降水随机模拟相结合.以王快水库以上流域为研究区域,构建SWAT模型并进行参数率定和验证.以阜平站60 a逐日降水资料为基础,通过构建不同量级降水下的随机模拟...     

基于SWAT模型的三水河流域径流模拟

以三水河流域作为研究区,基于GIS构建流域的SWAT分布式水文模型,建立流域模型的空间数据库和属性数据库,对影响模拟径流结果的几个重要参数进行敏感性分析,并应用1980 1986年的水文气象数据进行参数率定,应用1987-1990年的实测数据进行模型验证.通过对月径流模拟值和实测值的比较,校准期和验证期的相对误差、判定系数和ENS系数分别为-18％、0.73、0.71和12％、0.76、0.72.基于这些评价指标可知SWAT模型在三水河流域径流模拟中有良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GEV模型的开都河上游降水模拟

基于开都河流域上游降水数据,采用GEV模型进行极值降水的模拟和分析.结果表明:AMS1序列的形状参数大于0,服从Fréchet分布;在较高重现期下由轮廓似然方法估计的置信区间比Delta方法更准确;重现水平的轮廓似然函数曲线在较高重现期之下呈较显著不对称性;基于非平稳GEV模型得到极值降水设计值,其在1958年的100年一遇设计值到2010年下降为接近50年一遇,预示着未来发生极值降水和洪灾的风险加大.     

基于SWAT模型的西江流域径流模拟研究

采用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型,在整个珠江流域构建分布式水文模型,对西江流域1951~2008年的月径流过程进行模拟。选取西江流域的迁江、柳州、武宣3个水文站的径流数据,利用SWAT模型自带的敏感性分析模块和自动率定模块,采用LH-OAT敏感性分析方法和SCE-UA算法分别对选取的各参数进行敏感性分析和参数率定,并对率定模型进行验证。敏感性分析结果表明,不同的参数对流域月径流过程表现出不同程度的敏感度,其中CN2、ESCO、SOL_AWC、CH_K2和ALPHA_BF的敏感度较高,是较敏感因子。从率定和验证结果来看,3个水文站的径流模拟效果均较好,Nash-Suttcliffe效率系数ENS均在0.75以上,其中柳州站和武宣站率定期和验证期的ENS在0.8以上。SWAT分布式水文模型在西江流域月径流模拟中的应用效果良好。     

基于SWAT模型的气候变化对泾河径流量的影响

在收集、处理大量空间及属性数据资料的基础上,构建泾河流域SWAT模型,运用流域出口站张家山水文站点11年的月实测径流量数据对模型进行率定和验证,并以Nash-Sutcliffe系数(Ns)和决定系数(R2)2个指标综合评价模拟效果,率定期及验证期的2个指标值均大于0.7,表明模型对泾河径流量的模拟具有较好的适用性。通过历史降水量数据频率分析计算,选取3个典型水文年作为基准年,并根据前人对Had CM3模式在A2、B2情景下的输出数据作统计降尺度处理得到流域未来3个时段(2020s、2050s和2080s)降水量、气温的变化结果,设定2种未来气候变化情景,并分别输入已验证的SWAT模型,预测未来典型水文年月径流量的变化趋势。结果表明:相比基准年,2种情景下未来3个时段典型水文年年径流量均减小,丰水年在2种情景下的减幅分别为26%~42%和25%~35%,平水年的减幅为23%~37%和21%~25%,枯水年的减幅为23%~38%和20%~31%;2种情景下未来3个时段典型水文年内的月径流量分配趋势与基准年大致相同,且月径流量的变化特征与降水量的变化基本一致,径流量在月峰值处的变化幅度较大,在其他月份变幅较小;A2情景下,3个时段的丰水年月径流量在8月份减幅分别为41%、43%和61%,平水年月径流量在7月份减幅依次为15%、23%和38%,枯水年的月径流量在6月份减幅依次为20%、36%和46%;B2情景下,3个时段的丰水年月径流量在8月份减幅分别为34%、37%和56%,平水年月径流量在7月份减幅依次为15%、23%和38%,而在2月份的径流量分别从17.71 m3/s增加到24.93、38.79、63.63 m3/s,枯水年的月径流量在6月份减幅依次为24%、31%和28%;2种情景下,丰水年的径流量年内分配不均匀系数从1.06分别减小到0.71和0.74,年内分配不均匀程度降低,而平水年及枯水年的径流量年内分配不均匀系数变化较小;对比2种情景,无论是典型年的年径流量还是各月径流量,其在各时段的变化趋势基本一致,且变幅相差不大。     

基于Copula函数的开都河年径流预测

河川径流量的准确预测对于水库调度、区域水资源优化配置具有重要意义.本文以新疆开都河为例,运用Copula函数将自变量和因变量的相关程度和相关模式有机结合,构建两变量联合分布函数,研究两变量与联合分布之间的相依结构;在此基础上,根据样本值未知的因变量边缘分布与联合分布关系,结合样本值己知的自变量概率分布,对因变量未知值进行预测.结果表明:基于Copula函数的预测方法原理明晰、计算简便、性能稳定、预测精度较高.     

基于SWAT模型的皇甫川流域径流模拟研究

随着气候变化和人类活动影响,分布于干旱半干旱地区的河川径流量显著减少,这已引起严峻的生活生产及生态等方面问题。本文基于SWAT模型,成功构建典型干旱半干旱地区皇甫川流域分布式水文模型,采用1990-1999年月径流资料进行参数率定,2000-2004年月径流资料作为模型验证,对模型的适用性做了评估。研究结果表明：率定期的Nash-Sutcliffe系数Ens值和相关系数R2均为0.80,相对误差Re为-4.6%,验证期的Ens值为0.66,相关系数R2为0.67,相对误差Re为10.1%,总体模拟结果较为满意。这为干旱半干旱地区分布式水文模型的应用奠定了基础,为皇甫川流域未来的水资源规划管理提供了科学参考依据。     

基于CA-Markov模型的重庆市酉阳县土地利用变化研究

为揭示县域土地利用变化情况,以2014年为基期年,以重庆市酉阳县为研究区,在分析研究区土地利用现状及其影响因素的基础上,采用CA-Markov模型模拟了酉阳县2020年土地利用情况。结果显示,影响土地利用的因素包括自然因素和人文因素两方面;2020年研究区耕地面积呈下降趋势,林地面积有所增加,草地和水域面积变化不明显;建设用地继续保持增长;未利用地面积略有减少。空间上,研究区城区范围呈东南至西北方向扩展,建设用地不断增加是由于经济社会发展需要占用大量土地导致。      

潜在蒸散量对SWAT模型寒区典型流域径流模拟的影响

以目前广泛应用的SWAT模型为例,利用对比研究方法,以欧根河流域作为典型研究区域,采用PenmanMonteith模型、Priestley-Taylor模型、Hargreaves模型、Shuttleworth-Wallace模型及修正的20 cm蒸发皿观测数据计算潜在蒸散量(PET)。研究不同PET驱动的SWAT模型对模拟结果的影响,研究结果表明:SWAT模型以子流域为尺度对PET计算结果进行插值的方式较粗略,不能较好反映PET的空间分布情况,在大面积森林覆盖的不同子流域,月平均PET值随不同子流域内森林物种的种类和分布不同数值变化较小,并非在考虑地形影响下SWAT模型模拟的日径流量结果均好,在未考虑地形影响下Penman-Monteith模型与考虑地形影响下的Hargreaves模型、Shuttleworth-Wallace模型模拟结果较好,其中Penman-Monteith模型拟合的效果最好,率定期与验证期的Ens值分别为0.651、0.686,说明Penman-Monteith模型更适合用于高寒森林地区的潜在蒸散量计算。     

汾河兰村—二坝流域径流模拟及气候变化对径流影响研究

以汾河兰村—二坝区间流域为研究对象,建立研究区SWAT分布式径流模拟模型,并利用SWAT-CUP程序SUFI-2算法进行模型敏感性分析及参数率定,进一步将率定好的模型应用于气候变化条件下的径流响应分析,为区域水资源管理决策提供理论依据与技术支持。径流模拟结果表明:模拟期的各项精度评价指标均达到乙级,SWAT模型在研究区径流模拟的适用性较好。气候变化条件下径流响应分析表明:径流变化与温度变化呈负相关,且随着温度变幅的增加,径流减小速率减缓,温度影响效应减弱;径流变化与降雨变化呈正相关,且随着降雨变幅的增加,径流量增加速率加大,降雨影响效应加强;相同的径流响应,气温与降雨的变化基本呈线性变化关系,即气温增加0.5℃的径流效应与降雨平均减少0.49%(变化幅度0.38%~0.67%)的径流效应等效。