东辽河流域未来土地利用变化对水文影响的研究

土地利用变化对水文的影响已引起社会的广泛关注。以东辽河流域为研究对象,以分布式水文模型SWAT和土地利用变化模型CLUE-S为研究工具,通过将SWAT与CLUE-S模型耦合,定量评估了东辽河流域未来2种不同情景模式下的土地利用变化对流域水文过程长期的影响。研究结果表明:2016—2025年情景1的平均径流量为15.41m3/s,2016—2025年情景2的平均径流量为13.8m3/s,2025年情景2的土地利用变化比情景1的土地利用变化更有利于减少径流的流失;通过对比分析2000—2025年不同情景模式下土地利用变化的植被覆盖率变化,2000年植被覆盖率由77.51%变化到2025年情景1的77.23%和2025年情景2的78.93%,表明植被覆盖率与径流的流失量呈反比。因此,研究区未来土地利用变化应按照国家土地利用规划实行,对东辽河流域水资源规划及可持续发展具有重要的意义。     

基于SWAT模型的阿克苏河流域径流模拟

阿克苏河流域地处中国西北干旱区域,受高寒气候影响,其冰川和积雪融化补给对流域径流量变化、区域水资源合理优化及生态环境的保护影响重大。结合阿克苏河流域融雪径流的产流、汇流的独特之处,应用SWAT分布式水文模型对其月均径流进行了模拟研究。收集阿克苏河流域7个气象站点1980—2013年的逐日观测数据和阿拉尔水文站2000—2013年月均实测径流数据,基于DEM数据、土地利用数据、土壤数据,建立适合阿克苏河流域的融雪径流模型并进行月均径流的模拟。结果表明:SWAT模型在阿克苏河流域具有良好的适用性,校准期和验证期相对误差R_E均在8%以内,决定性系数R²和Nash-Sutcliffe效率系数NS均高于0.82,达到了模型的评价标准,为高海拔干旱区建立分布式水文模型提供了参考。     

东辽河流域河流系统生态需水研究

河流系统的生态需水是指维持河流正常的生态结构和功能所需要的一定水质最小水量 ,具有明显的时空变化特征。河流系统的生态用水包括河道系统 (包括排沙生态用水和水面蒸发生态用水 )和洪泛地系统两大系统的生态用水。东辽河流域河道系统生态需水量占年均径流量的 44 .43%。洪泛地生态用水量为 16 .87亿 m3,占全流域年均降水量的 2 8.0 2 %。必需采取有效措施进行河流水资源开发的有效调控。     

1981—2013年桃江流域径流与泥沙模拟研究

[目的]探讨人类活动对桃江流域水文过程的影响,为赣江源区的生态保护与可持续发展决策提供一定依据。[方法]利用1980,2000,2015年3期土地利用数据,结合SWAT模型模拟桃江流域1981—2013年的径流与泥沙,分析土地利用方式对土壤侵蚀的影响,并定量评价居龙滩水电站的拦沙效应。[结果](1)SWAT模型能够较好的模拟桃江的径流与泥沙,其中月径流模拟的Ens为0.92,月泥沙模拟的Ens为0.8;(2)1980—2013年土地利用变化对桃江径流和泥沙的影响很小;(3)桃江流域以轻度侵蚀为主,草地侵蚀模数最大,林地绝对产沙量最大;(4)居龙滩水电站对桃江的泥沙具有较强的拦截作用,2007—2013年预计拦沙量为7.78×10~6 t,约占桃江流域输沙总量的77.5%。[结论]土地利用变化不是引起桃江流域径流和泥沙变化的主要原因,但居龙滩水电站的建设对桃江泥沙影响显著。     

基于径流模拟的分布式水文模型参数的空间响应研究

SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型是一个集成遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和数字高程模型（DEM）技术的基于水文过程的、具有较强物理机制的先进的分布式流域水文物理模型。为了进一步研究流域尺度内水文过程的时空变化规律,深入了解流域水文时空过程与气象、地-气界面条件及流域地貌特征间的关系,选取汉江上游马道流域,运用AVSWAT2000版模型进行1981-985年间的年、月径流模拟,以月径流模拟的N-S模型效率系数为主要指标,率定出月模拟效果最佳时（N-S模型效率系数达0.9427）的各参数值。在此基础上从马道出水站点沿主河道往上游再选取6个控制点,用前面率定好的参数来模拟各个控制点处的出口流量,并研究径流模拟的空间响应,提出归一化径流面积比指数。分析指出当蒸发量小于月平均降水量时,马道流域不同面积研究区的归一化径流面积比指数趋于稳定值,当蒸发量接近或者大于月平均降水量的时候,随着研究区面积由大到小的变化,归一化径流面积比指数波动加剧,研究区面积越小,归一化径流面积比指数值的偏移量越大。     

辽河流域铁岭站径流变化及其影响因素分析

采用线性趋势回归、Mann-Kendall秩次相关检验、小波分析、Spearman相关分析等多种方法,对1964-2004年间辽河流域福德店至铁岭区间降水、径流时间序列的年际变化特征进行了综合分析.结果表明:①流域降水径流年内分配不均匀,主要集中在5 9月份;②多年年降水量、年径流量和年径流系数总体呈下降趋势,其中年径流量和年径流系数下降趋势明显;③年径流量的年际变化较大,年最大与最小径流量的倍比为11.9倍,21世纪00年代的径流量平均值仅为60年代的24.3％,减少幅度较大;④年降水和年径流量具有明显的阶段性和周期性演变特征,分别存在7 a和15a尺度的周期性变化规律.⑤降水量减少和下垫面条件变化是造成福德店至铁岭区间流域径流量下降的重要因素.     

气候变化对开都河流域径流的影响研究

利用SWAT模型模拟开都河流域的径流变化,并采用1990—2009年的水文站点径流数据进行精度验证,然后设定气候变化情景,模拟不同气候条件下径流的响应特征。结果表明:模拟结果与实测径流较吻合,剔除异常年份（1994年、1995年）后,校准期（1990—2000年）效率系数为0.58,平均相对误差为-5.7%,线性拟合度为0.8;验证期（2000—2009年）的结果与校准期接近,均达到了模型的评价标准,说明SWAT模型在开都河流域的适用性较好。基于此,采用任意情景设置方法,设置了25种气候变化（气温和降水）组合情景,研究了该流域对气候变化的响应,结果表明,气候变化对径流量的影响较为显著,降水增加或气温降低均会导致径流量增加,流域未来年均径流变化的主要影响因素是降水,温度的影响相对较弱。     

闽江流域不同土地利用情景下的径流响应研究

通过构建适用于闽江流域的SWAT分布式水文模型,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,以定量分析土地利用变化对流域径流影响。结果表明：（1）经过参数率定的SWAT模型,率定期和验证期的评价指标R²>0.9,NSE>0.8,|PBIAS|<10%,符合模型径流模拟要求,在闽江流域具有良好的适用性;（2）相比闽江流域现状土地利用情景,耕地储备、建设开发情景下流域年均径流量分别增加12.41%,22.89%;植被恢复、分区调控情景下流域年均径流量减少4.09%,1.61%,林地和草地类型能有效减缓地表径流,减小径流年际变化量,而耕地、建设用地类型产流作用明显;（3）结合涵养指数值及丰、枯水期月均径流模拟结果分析,研究流域内林地和草地类型涵养水源、调节径流功能显著,耕地和建设用地类型径流调节能力较差,但前者水源涵养能力相对优于后者;（4）以闽西北区合理开发耕地,保护森林,闽东北区推广坡度工业为依据设置的分区调控情景,既能有效减缓与调节流域径流,又能保证区域粮食产量与促进经济发展,实现生态效益与经济效益统一,为闽江流域科学高效、可持续的土地利用规划提供参考。     

基于SWAT模型和SUFI-2算法的石羊河流域月径流分布式模拟

[目的]揭示石羊河流域径流量对土地利用变化的响应机制,为旱区水资源的合理配置和优化利用提供理论依据。[方法]利用石羊河流域DEM、气象、土壤、1995与2000年2期土地利用等数据,结合RS和GIS技术,构建SWAT分布式水文模型。基于SWAT模型及SUFI-2算法,对石羊河流域1980—2009年的月径流过程进行模拟。[结果]流域内1995与2000年土地利用均以耕地、林地、城乡工矿居民用地面积显著增加,草地、水域、未利用地减少为主;影响SWAT模型模拟效果前3位的参数分别是CN2,Alpha_Bf,Timp;校正期和验证期月流量的模拟值和实测值拟合较好,其Nash Suttcliffe系数Ens和相关系数R2均大于0.8,相对误差|Re|均小于10%。[结论]采用SUFI-2算法的SWAT模型在石羊河流域月径流模拟中具有一定程度的适宜性。     

基于SWAT模型的黄土高原典型区月径流模拟分析

以黄土高原安家沟流域为研究区域,利用GIS和RS技术,建立了安家沟流域的气象数据、DEM数据、土地利用数据,成功构建了基于SWAT模型的安家沟流域水文模型。以1982—1999年作为模型的率定期,2000—2010年作为模型的验证期,对模型进行了参数敏感性分析和参数率定。其中率定期的Nash-Sutcliffe效率系数Ens(0.71)、相关系数R2(0.73)和验证期的Nash-Sutcliffe效率系数Ens(0.69)、相关系数R2(0.68)均达到模型模拟要求。结果表明:SWAT模型基本上能反映安家沟的月径流水文过程,具有一定的实用性,以期为安家沟流域水资源高效配置提供依据。     

修河中上游流域土地利用变化对径流的影响

[目的]土地利用的变化对流域水文过程产生了重要的影响,研究土地利用变化下的水文响应已成为水文学科研究的一个热点。[方法]以修河中上游流域作为主要研究区域,分析了35年来修河中上游流域各种土地利用类型的变化特征,并利用1987—2000年水文气象数据资料,构建了SWAT模型,通过设置1980年、1990年、2005年和2015年4种土地利用情景,定量分析了修河中上游流域土地利用变化对径流的影响。[结果]SWAT模型在研究区具有较好的适用性。1980—2015年,修河中上游流域主要用地类型为林地、耕地和草地,三者面积之和占流域的98%。其中高利用城市用地和耕地对径流的影响系数是正值,说明高利用城市用地和耕地对径流起促进作用;林地、草地对径流的影响系数均表现为负值,说明林地和草地对径流有抑制作用,且草地的抑制作用更加显著。此外,林地和草地在丰水季会减少径流,在枯水季却会增加径流,有类似海绵的作用。[结论]模拟研究土地利用变化对修河中上游流域径流的影响在合理规划水土资源、改善生态环境方面具有十分重要的现实意义。     

土地利用变化对盘古河流域径流的影响

[目的]分析大兴安岭地区盘古河流域土地利用变化情况,研究流域径流对不同土地利用情景的响应,为合理规划土地利用提供依据。[方法]利用盘古河流域1987,2000和2011年3期土地利用数据和1988—2012年的水文气象资料,结合SWAT(soil and water assessment tool)模型,分析盘古河流域土地利用变化的径流响应。[结果]1987—2011年盘古河流域主要土地利用变化为裸地向林地、草地转化,林地面积增加,裸地面积减少;汛期径流量占年总径流量的比例随着林地的增加而减少;林地的增加使得多年平均年径流量、汛期径流量和最大月经流量均呈减少趋势。[结论]SWAT模型能够较好地模拟盘古河流域的月流量过程;流域径流随着林地面积的增加而减少。     

基于SWAT东北黑土区乌裕尔河流域径流模型模拟

黑土区是我国的粮食主产区之一,在该区研究径流特征,对东北水资源调控、侵蚀产沙治理和粮食安全,都有非常重要的意义。以乌裕尔河流域为研究对象,利用SWAT模型对乌裕尔河流域水文过程进行模拟,通过SWATCUP程序的SUFI-2算法进行模型参数敏感性和不确定性分析,结合手动参数调整,得到了较为理想的模拟结果。结果表明:年径流及月径流在校准期和验证期的相关系数R2均达到0.8,Nash Suttcliff效率系数大于0.75,相对误差小于15%。SWAT模型可较准确地模拟流域径流过程,该模型在东北地区的水文模拟具有一定的适用性。研究发现,模型对某些降雨突增月份径流模拟较差,并且对春汛和夏汛双峰型径流模拟效果也不尽人意,春季径流量模拟普遍偏低,夏季径流量普遍偏高。因此,尽管东北地区产流结构较为复杂,一些地方如模型土壤属性数据库建设、融雪过程还需要深入研究。就目前研究来看,SWAT模型对于该地区的径流模拟总体效果可以接受,这可为该地及类似地区径流乃至侵蚀产沙模拟,为水资源的开发利用与流域的综合管理提供科学依据。     

基于HEC-HMS模型的兰江流域径流预测

[目的] 分析兰江流域径流对气候变化的水文过程响应,为区域水资源可持续发展和防洪抗旱提供科学基础。[方法] 利用2015—2018年日降雨径流过程和6场暴雨洪水过程率定并验证HEC-HMS水文模型在该流域的适用性;基于SDSM统计降尺度模型,对2030—2100年CanESM2模式下RCP2.6,RCP4.5和RCP8.53种情景的气候数据进行降尺度,生成兰江流域6个气象站点未来日降水序列以预测未来气候变化下的径流响应。[结果] HEC-HMS模型对场次洪水和逐日径流模拟的相关系数平均值达到0.89,0.77,平均效率系数达到0.86,0.76;RCP2.6情景下研究区面降水量较于基准期（2015—2018年）减小0.82%,在RCP4.5,RCP8.5情景下分别增大6.18%,18.17%;RCP2.6,RCP4.5,RCP8.53种情景下多年平均径流相较于基准期分别增幅为17.00%,26.22%,41.93%。[结论] HEC-HMS模型在兰江流域有较好的适用性;未来兰江流域径流呈显著上升趋势,增幅程度随辐射强迫度的增加同步增大。当辐射强迫度升高至8.5 W/m²时,流域径流量平均每10 a上升49.49 m³/s。预计21世纪末多年平均径流量达到1 101 m³/s,年径流变化起伏剧烈,汛期径流占全年比例较高,旱涝事件趋于频繁,对人民福祉威胁较大。     

基于SWAT模型的内蒙古锡林河流域降水-径流特征及不同水文年径流模拟研究

以我国北方寒旱区草原中典型流域——锡林河流域为研究对象,结合我国北方寒旱区草原型河流流域的气候特点、下垫面条件及水文过程的特殊性,通过分析锡林河流域近30 a的降水—径流变化特征,利用锡林河水文站的年径流频率曲线,采用一定保证率条件下的年径流量作为划分流域丰平枯水年的标准,对锡林河流域历史水文年进行划分。基于此基础,以ARCSWAT2012为操作平台,应用地理统计分析方法,对模型建立过程中所需的各数据库进行基础数据整备与参数化,分析影响模型径流模拟精度的主要参数,进行模型的参数率定与结果精度评价,分别对锡林河流域各丰、平、枯水年进行径流模拟,并对其结果进行了检验。结果表明:SWAT模型对细化流域降水—径流分配的径流模拟具有不同的精度,即平水年 > 偏丰水年 > 丰水年 > 偏枯水年 > 枯水年,体现出SWAT模型在中国北方寒旱区丰水年和平水年具有较好的可操作性。