基于SWAT模型的黄土高原典型区水土流失格局模拟评价

运用分布式生态水文模型SWAT对黄土高原典型区汭河流域的本底径流深度、本底侵蚀模数、现状径流深度、现状侵蚀模数分别进行了模拟研究,并以本底径流深度和本底侵蚀深度为标准分别对流域的现状径流和现状侵蚀进行定量空间评价。研究结果表明:(1)SWAT模型能够准确地模拟汭河流域水土流失总量及其空间格局。(2)汭河流域上游的多数集水区本底径流深度为70mm,占流域面积的68.68%,流域中下游集水区本底径流深度多数为60mm,占流域面积的28.96%。流域土壤侵蚀模数普遍在8t/hm2以下,只有极少数集水区的侵蚀模数在8～20t/hm2之间。(3)随着土地覆被盖度的增高,流域径流量减小,输沙量也减小,蒸发量增加,径流深度和侵蚀模数的空间异质性变小,水土流失的风险降低。(4)土壤侵蚀模数的空间异质性比径流深度的空间异质性对土地覆被变化更为敏感,5种土地覆被情景中,土壤侵蚀模数的空间异质性的大小顺序是:耕地、低覆盖度草地>裸地、沙化土地>当前土地覆被>疏林、草地>林地。     

ARIMA模型在大凌河支流流域降水量的预测应用研究

以大凌河支流叶柏寿水文站以上区域为研究区域,基于ARIMA模型预测了该区域2000—2013年降水量,并和区域内实测的降水量进行对比分析ARIMA模型在大凌河支流降水量预测的适用性和预测精度。研究结果表明:ARIMA模型在大凌河支流降水量预测中具有较好的精度,可用于区域降水量的预测,预测的降水量年值和实测降水量年值之间的相对误差小于20%,相关系数达到0.706 7。研究成果对于区域降水量预测和水资源配置规划具有参考价值。     

SWAT模型及其应用研究

利用数学模型来模拟水文、泥沙、非点源污染过程是流域管理中对特定管理措施的效果进行评估的重要工具,也是研究环境变化条件下水资源管理的重要手段。SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型是一个集成了遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和数字高程模型(DEM)技术的目前国际流行分布式水文模拟工具。介绍了SWAT模型的发展历程、原理及特点,概述了SWAT模型目前在径流模拟、非点源污染模拟与控制、气候变化对水文响应的影响、模型参数敏感性分析方面的进展情况,并对SWAT模型今后的应用和改进方向作了初步探讨。     

SWAT模型在陕西黑河流域非点源污染模拟中的应用

SWAT模型是最具有活力的非点源污染模型之一,能够与GIS结合模拟复杂大流域不同土地利用条件下的非点源污染情况.本研究在建立流域非点源污染研究基础数据库的基础上,根据实测资料的完整性,运用GIS与分布式参数机理模型SWAT 2000版本的集成,利用1991-1996年的实测水量、泥沙和营养负荷数据进行参数率定,应用1997-1998年的实测数据进行模型验证,从而确定SWAT模型在黑河流域非点源污染模拟中的适用性和可靠性,可为流域非点源污染负荷的估算提供可靠的模型基础.     

SWAT模型在粤北连江流域的应用研究

选择粤北连江流域为研究区域,以分布式水文模型SWAT作为模拟工具,对流域内的水文过程进行模拟。利用流域内高道、凤凰山和黄麖塘3个水文站2001—2010年的实测月平均径流量进行敏感性分析和参数率定。以2001—2005年作为校准期,2006—2010年作为验证期,以相对误差（Re）、决定系数（R²）以及Nash-Suttcliffe效率系数（Ens）作为模型适用性的评价指标。校准期3个水文站的月径流量模拟值的相对误差分别是2.72%,5.91%,1.63%,决定系数均大于0.9,Nash-Suttcliffe系数分别为0.97,0.89,0.70,而验证期相对误差分别是2.62%,5.36%,9.32%,决定系数均大于0.9,Nash-Suttcliffe系数分别为0.90,0.69,0.69。各项评价指标均符合精度要求,说明SWAT模型可以用于连江流域的径流模拟。     

SWAT模型研究及应用进展

SWAT模型因“3S”技术的成熟得到了飞速的发展和应用,是目前研究水文和面源污染等问题的一个有效工具。本文简介了SWAT模型的发展与特征,概述了SWAT模型目前在国内外的研究现状,并对SWAT模型今后的发展提出了建议,为模型的进一步完善和发展提供基础。SWAT模型在面源污染和水文过程模拟中都取得了不俗的成果,并逐渐成为水文和水质研究的主要手段。模型的数据获取、研究尺度和不能精确地反映污染物质在各种景观中的迁移过程是模型所存在的缺陷,需要进一步研究与完善。     

基于SWAT模型的中尺度流域气候变化水文响应研究

基于2002--2004年气象资料,选择一中尺度流域——漳卫南流域,采用SWAT模型的Arc View界面AVS2000构建了分布式水文模型,并以流域现状气象条件为基准,设置了24种不同气候情景,以流域径流量、腾发量（Eτ）和产水量3个SWAT模型输出指标定量分析了气候变化对流域水循环的影响。模拟结果表明气候变化对于流域腾发量（Eτ）、地表经流量和产水量均有显著影响：流域降水量增加,流域腾发量（Et）、径流量和产水量都随之相应增加;流域气温增加,腾发量（Eτ）随之相应增加,但径流量和产水量随气温增加而相应降低。研究结果对于变化环境下的流域水资源管理具有一定的意义。     

SWAT模型及其在农业面源污染研究中的应用

由于面源污染的不确定性和复杂性,数学模型成为分析与评估面源污染的重要手段,是面源污染研究的核心内容。SWAT模型是基于GIS基础上的一个具有很强物理机制的长时段的流域分布式水文模型,近些年来在面源污染方面得到了广泛和深入的应用。本文介绍了SWAT模型的发展概况其在国内外农业面源污染研究中应用动态。     

基于SWAT模型的石汶河流域农业非点源氮污染时空分布特征研究

农业非点源污染是影响水资源质量的重要原因之一。基于SWAT模型,结合野外实地调查,选取总氮作为污染物指标,构建了黄前水库上游石汶河流域农业非点源污染基础数据库,并根据实测值对模型参数进行了率定和验证,在确定模型适用性的基础上分析了流域内农业非点源污染负荷的时空分布特征,并基于对山区实施的退耕还林还草措施,采用3种退耕情景对黄前水库上游石汶河流域的农业非点源污染进行了情景模拟计算。结果表明:①经过参数率定后的SWAT模型对研究区径流和总氮的模拟效果较好;②典型农业非点源污染物负荷在时间分布上多集中在雨季4—9月份,流域汛期集中了全年80%以上的污染负荷,在空间分布上表现出明显的区域性,流域中上游产生的负荷较小,下游较大,靠近流域主河道区域的污染负荷高于远离主河道区域;③3种退耕情景均可消减农业非点源污染物(以氮的输出为标准)的输出总量,最高可消减近50%,因此在流域内实施一定强度的退耕还林措施可有效降低典型农业非点源污染物的输出量。     

大凌河流域水土流失模拟研究

以大凌河流域为例,将改进的通用土壤侵蚀方程与垂向混合产流模型相结合构建水沙耦合模型,并以土地利用、土壤类型、数字高程等流域地理信息数据为基础,运用朝阳水文站2006—2015年水文资料率定和验证了模型参数;为进一步探究流域土壤侵蚀受土地利用变化的影响,利用土壤侵蚀空间模拟结果设定3种土地利用情景模式.研究表明:对于流域...     

河西走廊戈壁荒漠区光伏电站占地分析及水土流失特征研究

通过对甘肃省河西走廊荒漠戈壁区30座已建光伏电站占地水土流失特征值调查研究可知:单轴跟踪式光伏电站平均占地为4.38 hm~2/MW,各防治分区扰动地表面积占比从大到小依次为光伏发电区及站区道路区(97.85%)>围栏边界区(1.56%)>控制管理中心区(0.35%)>施工生产生活区(0.24%);固定式光伏电站平均占地为2.49 hm~2/MW,各防治分区扰动地表面积占比从大到小依次为光伏发电区及站区道路区(95.42%)>围栏边界区(3.34%)>施工生产生活区(0.62%)>控制管理中心区(0.61%)。河西走廊荒漠戈壁区2016年之前已建光伏电站各区实际占地面积之间的比值基本与国土资源部2016年1月1日起实施的《光伏发电站工程项目用地控制指标》一致。河西走廊荒漠戈壁区光伏电站建设区域原地貌土壤侵蚀强度为中度,施工中由于对地表的扰动,电站占地范围平均土壤侵蚀强度达到了极强烈,土壤侵蚀模数是原地貌土壤侵蚀的3.73倍;由于防护措施的实施及地表结皮的形成等,工程竣工后电站占地范围平均土壤侵蚀强度下降为轻度,土壤侵蚀模数是原地貌的54%。     

SWAT模型灵敏性分析模块在云州水库流域的应用

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.介绍了AVSWAT2005灵敏性分析模块,并在华北土石山区云州水库流域得到较好的应用与验证.通过灵敏性分析,辨析出影响该流域产流模拟结果精度的主要参数因子.SCS径流曲线系数(CN2)、土坡可利用水量(SOL-AWC)、土壤饱和导水率(SOL_K)的影响是显著的,灵敏性等级高;平均坡度(SLOPE),浅层地下水径流系数(GWQMN)有一定影响,灵敏性等级中;依据上述结论调整参数值,采用连续10 a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%,Nash-Suttcliffe系数Ens高于0.7,SWAT模型对云州水库流域产流的模拟结果良好.因此,灵敏性分析模块的应用极大地提高了模型在华北土石山区的可用性,具有一定的推广意义.     

SWAT模型在水资源管理中研究进展与灌区应用展望

SWAT模型是近几年发展比较快的一个流域分布式水文模型,它可以对大、中尺度的流域的水文物理过程进行长时段模拟.本文介绍了SWAT模型的特点,并通过对模型在反映人类活动对流域水资源管理影响等方面研究的评述,总结了模型在自然流域水资源管理应用的优势以及在人工干扰强烈的农业灌区应用还存在的问题.进而提出了SWAT模型在灌区的水分循环、节水改造等方面的研究方向与应用前景,为灌区水资源的优化管理与节水灌溉评价提供一个新的研究手段.     

基于改进SWAT模型的南方多水源灌区灌溉用水量模拟分析

为提出一种合理有效的南方多水源灌区灌溉用水量模拟统计方法,该文针对南方多水源灌区水循环及灌溉取水特点对SWAT模型进行改进,尤其添加了多水源自动灌溉模块用于模拟作物不同水源类型的灌水量,并统计推求灌区灌溉用水量。以浙江省浦江县通济桥水库灌区为例,应用改进SWAT构建灌区水循环模型,利用灌区出口实测月径流数据及4条干渠渠首监测的灌水量数据校正及验证模型,其中月径流在验证期的Nash-Suttclife效率系数为0.89,干渠灌溉用水量模拟值与观测值相对误差的绝对值最大不超过20%,表明改进SWAT模型具有良好的模拟效果。利用所建模型模拟分析通济桥水库灌区长系列灌溉用水量,结果显示灌区灌溉用水量呈现丰水年小、干旱年大的变化规律;除监测的骨干水源通济桥水库及浦阳江取水以外,灌溉用水量的41.40%来源于灌区内部的河道、塘堰及小型水库,说明只监测干渠渠首灌水量无法统计整个灌区灌溉用水量;随着灌区节水改造投入,灌区灌溉水利用系数提高,其灌溉用水量减少。基于改进SWAT模型进行多水源灌区灌溉用水量模拟为灌区灌溉用水量统计分析提供了一种有效的方法。     

基于SWAT和PLUS模型的窟野河流域径流对土地利用变化的响应及预测

[目的]为揭示窟野河流域径流对土地利用变化的响应,并预测未来径流变化。[方法]以窟野河流域为研究区,基于SWAT和PLUS模型,通过2000年、2005年、2010年、2015年、2020年和预测得到的自然发展情景下2025年、2030年7期土地利用数据,定量分析径流在不同土地利用情景下的变化。[结果](1)SWAT模型率定期和验证期的R²和NS均>0.7;PLUS模型总体精度为0.877 4,Kappa系数为0.802 1,2个模型在窟野河流域适用性较好;(2)2000—2020年,窟野河流域林地、建设用地面积分别增加102.92,600.90 km²,耕地、草地、水域和未利用地分别减少277.15,366.25,40.44,19.98 km²;(3)窟野河流域年平均径流深整体呈现“上游低,下游高,西部低,东部高”的空间分布格局;(4)在保证其他输入数据不变的情况下,改变土地利用数据,情景分析结果表明,林地、草地面积减少会促进径流,建设用地面积增加同样会促进径流;(5)自然发展情景下,2025年和2030年窟野河...     

SWAT模型在黄河上游宁蒙河段的应用研究

了解各地的水资源状况是加强水资源开发利用和管理的基础,水文模拟是了解水资源状况的一种快捷方式。SWAT由美国农业部农业研究中心研制开发,是基于过程的物理机制分布式流域水文模型,可模拟径流、泥沙等水文过程。利用SWAT模型,对黄河上游宁蒙河段2001-2010年间的年径流量进行模拟,并与水文实测值相比较,结果极为接近,且比较简单实用,可为有关流域河段的水资源的开发利用和管理提供技术支持。介绍了模拟理论与方法。     

类比法在闽西北山区公路建设工程水土流失预测中的应用

以205国道梅列翁墩至茶林尾段公路工程为例,采用类比法对公路工程建设可能造成的水土流失量进行预测,总结分析类比法在公路建设工程水土流失预测中的应用,同时为闽西北山区公路建设水土流失预测提供借鉴和参考。     

人工神经网络在水土流失规律预报中的应用

运用人工神经网络技术 ,采用九龙江西溪流域水文数据 ,以年降雨量、年径流量和年平均含沙量为输入因子 ,建立年输沙量的预测预报模型 ,结果表明 :所建立的模型的模拟精度与预测精度分别达到 95 .972 %与 98.315 % ,高于线性模型和幂函数模型 ,从而为水土流失规律的预测预报提供理论依据     

基于SWAT模型的衢江流域土地利用变化径流模拟研究

以衢江流域作为研究对象,收集流域植被、气候、土壤、水文和地图资料,基于ArcGIS 10.3平台建立了衢江流域SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型。结果表明:率定期和验证期模拟月径流与实测值的相关系数(R2)大于0.83,纳什系数(Ens)大于0.69,模型可以较好地模拟衢江流域径流过程。2000—2015年衢江流域土地利用类型均以林地和农地为主,二者约占流域总面积的98%,其他土地利用类型面积合计不足2%;研究时段内,建设用地面积大幅增加,其他土地利用类型变幅较小。2000年、2005年、2010年、2015年四期土地利用情景下月径流过程变化趋势基本一致,2015年径流量比2000年增加0.27%,水量平衡各分量在四期土地利用情景下差值为1.1～3.8mm。不同情景模拟分析发现,流域内草地面积较小,草地转化为林地对地表径流和水量平衡的影响较小,而农地全部转化为林地,地表径流比当前土地利用模式减少15.0%,同时深层水分渗漏增加5.7%。因此,2000—2015年土地利用方式的微小变化不会显著影响衢江流域径流和水量平衡,研究区林地面积持续增加,将进一步减少地表径流,增加深层水分渗漏,补给地下水。     

基于SWAT模型的湘江流域土地利用变化情景的径流模拟研究

土地利用变化对径流产生重要影响, 显著影响到流域生态的可持续发展。本文应用流域分布式水文模型SWAT, 对湘江流域内5个水文站点(湘潭、株洲、衡山、衡阳、归阳)的月径流进行了模拟。选取1998~2002年作为模型校准期, 以Nash-Sutcliffe效率系数(NSI)和决定系数(R²)为评价指标, 率定出7个模型敏感参数, 并用2003~2007年的月径流进行模型验证。研究表明, 除归阳站点外, 其余4个站点月径流模拟的R²和NSI都高于0.82, 有的甚至达到0.92, 说明模拟效果较好。在此基础上, 以《湖南省土地利用总体规划(2006-2020)》为依据, 设置了3种土地利用情景模式, 以研究不同土地利用方式对径流的影响程度。结果显示, 土地利用变化对水文过程影响比较显著, 情景1中, 随着165.40 km²的耕地转为林地以及793.91 km²的耕地转为草地, 径流深模拟输出减小1.28 mm; 情景2中, 随着8 173.96 km²的林地转为耕地以及337.56 km²的耕地转为建设用地, 径流深模拟输出增加15.61 mm; 情景3中, 随着500.02 km²的未利用地转为耕地, 径流深模拟输出增加1.16 mm。因此, 增加林地和草地面积将减少径流, 而耕地和建设用地的增加导致径流的增加。在对湘江流域进行土地利用规划时需要综合考虑水文效应和经济效益, 充分认识人类活动对水资源的影响。