基于LUCC分析的流域灌溉优化水文响应模拟研究

通过济南南部卧虎山水库上游"三川"流域1988年-2014年5期LUCC的分析与分布式水文模型SWAT模拟,研究了LUCC与流域径流的关系。针对流域以农业耕作为主、耕地变化量是近年来影响流域径流减少的因素这一现实情况,利用SWAT模拟了采取新旧灌溉定额对流域出口断面径流的不同影响。结果表明,农作物灌溉定额在减少了0.17%的情况下,位于流域出口的卧虎山水库入库量增加了0.31%,此结果对提高流域尺度下节水灌溉等水资源优化配置效率、加强水库调度的科学性具有重要指导意义。     

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.     

CMADS与传统气象站数据驱动下的SWAT模型模拟效果评价——以苦水河流域为例

为探究传统气象站数据和中国大气同化数据集(CMADS)驱动下的SWAT模型在气象站稀缺的干旱流域径流模拟效果,分别利用上述两种气象数据驱动宁夏苦水河流域SWAT模型,并以水文站实测月径流资料对模型进行了参数率定及验证。结果表明:率定期(2008-2012年)CMADS和常规气象数据支撑下的模型纳什系数分别为0.846和0.642,决定系数分别为0.741和0.597;验证期(2013-2016年)模型纳什系数分别为0.816和0.619,决定系数分别为0.752和0.628,即CMADS驱动的模拟精度高于传统气象站数据的模拟精度,CMADS可为缺少气象数据的区域建立SWAT模型提供数据支撑和精度保证。     

SWAT水文模型在灌区水文和物质模拟中的研究进展

SWAT模型是当前世界广泛被使用的流域分布式水文模型,主要在大尺度上对流域不同的水文物理化学过程进行模拟。近年来,随着灌区水文过程的深入研究,SWAT模型逐渐由单一的流域水文模拟扩展到灌区水文、农业非点源污染的模拟,然而在灌区模拟的过程中存在一系列问题。系统地介绍了SWAT模型的特点,并对国内外学者应用SWAT模型在灌区水文、污染物模拟中的改进,与其他模型联合应用,灌区非点源污染等方面进行了总结和评述,并对SWAT模型在灌区模拟中仍然存在的问题进行了分析和总结,探讨了SWAT模型在平原型灌区的应用前景并进行了展望。     

SWAT分布式模型在新兴江流域径流模拟中的应用研究

分布式水文模型是研究变化条件下流域水资源演变规律的有效工具。本文以新兴江流域为研究区域,整合流域下垫面信息与气象数据,基于GIS平台构建了SWAT分布式水文模型。选用腰古站1990-2003年历史月径流资料,对模型进行参数敏感性分析与率定,验证模型在流域的适用性,在此基础上,运用增量情景法,分析气候变化对流域径流产生的影响。结果表明:模型率定期与验证期的总径流相对误差均在±10%以内,Nash-Sutcliffe系数均在0.90以上,总体模拟效果十分理想;降水与气温的变化给流域径流带来不同程度的影响,径流量对降水变化的响应比气温更加敏感。通过径流模拟,SWAT模型可以为变化环境下新兴江流域的水资源规划与管理工作提供有效的参考依据。     

龙岗河流域SWAT模型构建及与WebGIS平台耦合研究

通过对龙岗河流域进行现场调研和资料收集,获取SWAT流域水文模型所需输入数据,利用空间分析计算划分子流域边界,使用降雨、气温等气象输入条件驱动算例模拟。在服务器后端搭建流域数据库,通过发布GIS服务提供GIS资源,在浏览器前端进行Web GIS平台开发。编译SWAT模型源文件生成执行文件,通过PHP进行输入文件及参数修改、模型运行计算和结果提取传输,实现SWAT模型和Web GIS平台之间的耦合,增强模型输入条件和模拟结果的展示效果。     

清水河流域农业非点源污染模拟及特征分析

为探讨冬奥核心区所在的清水河流域农业非点源污染特征,利用SWAT模型对清水河流域进行污染模拟及特征分析.通过前期对流域内河流水质监测和评价分析可知,该流域农业非点源是重要污染来源,且降雨和径流会对水质影响较大.借助ArcGIS平台构建清水河流域SWAT非点源污染模型,并利用实测径流数据对模型进行了率定和验证,结果表明S...     

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。     

SWAT模型在我国的研究和应用进展

经过十几年的发展,SWAT模型已在我国的水质模拟研究中得到了认可和肯定。系统分析了SWAT模型在全国各个流域水系的应用分布概况及模拟成果,表明模型适用于不同地域、不同空间尺度、不同时间步长等多种环境过程。在模拟产流产沙及非点源的研究中,模型可能受到土地利用、植物覆被、土壤、气象等诸多因素的影响。在查阅大量关于SWAT模型参数率定的研究文献后,统计出了各流域对模拟有极大影响的5个敏感性参数范围以供参考。研究对于SWAT模型的应用具有重要意义。     

基于SWAT模型的合理亚流域划分和径流模拟

以葫芦河流域为研究对象,建立2006-2012年流域月尺度SWAT模型,探究不同亚流域划分下模型对流域径流、泥沙、营养物的响应情况,确定流域亚流域划分水平,并在此基础上进行月尺度的径流模拟,验证其适用性。结果表明:(1)径流与硝氮的变化幅度相差不大,7个亚流域划分后相对误差均小于10%,泥沙与有机氮、有机磷、氨氮、总氮、总磷的变化趋势基本一致,通过分析确定葫芦河流域合理的亚流域划分水平为37个左右;(2)通过PSO算法得到合理亚流域划分下模型的月径流模型可以用于葫芦河流域的SWAT模型径流模拟,其率定期和验证期的R~2值依次为0.84和0.81,Ens值依次为0.76和0.62,模拟效果理想。研究结果可为葫芦河流域进一步的水文模拟研究提供有效的参考依据。     

基于SWAT模型的日本农业流域养分模拟（摘选）

在山田河流域利用SWAT模型对循环灌溉稻田和畜牧生产系统的流域特征进行调查。在茨城县地区土地利用呈现典型的景观镶嵌式。谷地中的稻田循环灌溉系统沿河岸在低处修建,森林、菜地和畜禽舍则建在周围地势较高处。灌期与非灌期土壤径流特征存在明显差异,通过设定参数可以利用SWAT模型对径流进行预测。灌期效率系数(ENS)、系数测定(r2)和相对误差(RE)分别为0.86、0.87和2.0%,非灌期分别为0.67、0.68和2.6%。但是对于养分浓度,模型没法给出满意的预测。对菜田及牲畜废弃物养分的模拟应对SWAT进行修正,对稻田系统的模拟应对算法进行修订。     

基于模糊优选方法的卧虎山流域水量分配方案研究

合理的水量分配是维持流域可持续发展的基础。卧虎山流域水量分配方案需要考虑上下游水量分配不同的目的,研究在选取多层次多类别指标中,增加水量贡献量指标,以协调流域上下游间水资源利用与保护的矛盾,根据研究区的实际赋予水量贡献量指标一定的权重,再利用模糊选优模型,综合各层次、各类别,对流域各分水区进行合理的水量分配,以保障济南市的重要供水水源地持续安全运行,为卧虎山流域汛期水量调度方案的制订奠定了基础,并为内陆地区开展类似的研究提供借鉴。     

基于SWAT模型的布尔哈通河流域面源污染的变化研究

【目的】揭示土地利用变化下面源污染时空变化特征,探究流域景观格局与面源污染的关系。【方法】以布尔哈通河流域为研究对象,利用SWAT分布式水文模型模拟1986-2016年4期土地利用变化下面源污染分布特征,运用Fragstats4.2软件计算了1986年和2016年布尔哈通河各子流域的景观格局指数,最后使用CANOCO5.0软件分析子流域面源污染和景观指数之间的关系。【结果】①构建的SWAT模型模拟的径流量和总磷量在校准期和验证期的决定系数R²和纳什效率系数NSE都达到0.6以上,模型能很好地模拟流域水文水质状况,1986-2016年,SWAT模拟的总磷年负荷分别为74.04、73.78、82.50 t和128.31 t。②面源污染与景观格局存在密切关系,景观组成格局方面,林地面积与总磷负荷负相关,农田和建设用地面积与总磷负荷正相关;景观空间格局方面,林地斑块破碎化程度与总磷负荷正相关,而农田斑块的破碎化程度与总磷负荷负相关。流域斑块之间的越高流通性和聚集性,对养分流失改善有积极作用,而流域内景观异质性的增加和形状的复杂化,则会导致污染负荷输出风险的增加。【结论】流域面源污染负荷急剧增加,面源污染防治的关键控制区域在坡度较高的北部区域和农田及城镇集中的东部区域,该区域规划土地利用和优化景观格局时,应优先考虑防止林地斑块破碎化程度的提高和控制城镇面源污染源。     

Applying SWAT for TMDL programs to a small watershed containing rice paddy fields

The main objective of this study was to apply the soil and water assessment tool (SWAT) to develop total maximum daily load (TMDL) programs for a small watershed containing rice paddy fields in the Republic of Korea. The total maximum daily load system (TOLOS), based on ArcView SWAT (AVSWAT) using geographic information system (GIS) and remote sensing (RS), was incorporated with the SWAT model to simulate water balance and water quality from irrigated paddy fields. Model parameters related to hydrology and water quality were calibrated and validated by comparing model predictions with the field data collected for 4 years. The results indicated that the simulated runoff and water quality values were acceptably close to the observed data. Water quality parameters also appeared to be reasonably comparable to the field data. The applicability of the system for TMDL development was tested in terms of TMDL allocations and the redistribution of load reductions to 23 sub-areas within the watershed. The results demonstrated that the urbanized subwatershed #2, with residences and other community activities, required the largest allocation of road reduction. TOLOS thus appears to be a useful tool for planning TMDL for a small watershed including rice paddies in Korea.     

Applicability of targeting vegetative filter strips to abate fecal bacteria and sediment yield using SWAT

Quantifying and evaluating effects of best management practices (BMPs) on water quality is necessary to maximize the effectiveness of BMPs for minimizing pollutants. Watershed-scale evaluation of effects of BMP implementation on fecal bacteria and sediment yield can be estimated using a watershed water quality model, and strategies for identifying critical areas in a watershed can be pollutant specific. The soil and water assessment tool (SWAT) model was used in the Upper Wakarusa watershed (950 km²) in northeast Kansas to explore effectiveness of vegetative filter strip (VFS) lengths applied at the edge of fields to reduce non-point source pollution. The Upper Wakarusa watershed is a high priority total maximum daily load (TMDL) designation watershed for fecal bacteria in Kansas. This study characterizes fecal bacteria sources (human, livestock, and wildlife) and targets VFS to abate sediment and fecal bacteria pollution from the Upper Wakarusa watershed.Objectives of this study were to test the effectiveness of VFS lengths (0, 10, 15 and 20 m) for removing overland process sediment and fecal bacteria concentration, rank sub-watersheds after determining sediment and fecal bacteria contribution of each sub-watershed, and demonstrate the SWAT model's ability to evaluate effectiveness of VFS application to abate sediment and fecal bacteria using targeted and random approaches to select 10, 25 and 50% of the sub-watersheds. The 15-m VFS reasonably reduced fecal bacteria concentration in the watershed. The greatest difference between the target and random approaches to fecal bacteria reduction was at 50% VFS adoption; the target approach removed about 60% of fecal bacteria, and the random approach removed about 42%. For sediment yield, the greatest reduction was at 25% VFS adoption; the target approach removed about 63% of sediment yield, and the random approach removed about 33%. A targeted watershed modeling approach using SWAT was effective at reducing both fecal bacteria concentration and sediment yield.     

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。     

流域平均山坡长度的提取及其在SWAT模型中的应用

流域山坡长度是指流域内山坡的山顶和山脚之间沿最陡坡向的水平距离，流域平均山坡长度是整个流域内山坡长度的平均值，它们是描述流域地形地貌特征的基本地理参数，广泛应用在分布式水文模型和水土流失模型中。人工确定流域的山坡长度非常费时并会因不同用户的主观思维而不同，然而它的取值对于分布式水文模型能否准确地模拟流域的水文过程十分重要。探讨了两种从DEM模型中提取此参数的方法，并以宜昌黄柏河流域为例，就其在分布式水文模型SWAT中的应用及其敏感性进行了研究。     

不同施肥制度下水稻灌区面源污染排放的数值模拟

以我国南方典型水稻种植区漳河灌区的杨树垱小流域作为研究区域,基于改进的SWAT模型,应用研究区2005-2009年径流监测资料和2009年氮磷污染负荷实测数据对主要参数进行率定和验证,表明改进后的模型在研究区的适用性.模拟分析了不同施肥制度下的氮磷负荷排放规律,结果表明,减少水稻田的施肥量和增加施肥次数,可以有效的降低...     

基于SWAT模型的沂蒙山水土流失治理区地表水与地下水转化规律研究

为研究沂蒙山水土流失治理区,气候及植被覆盖变化影响下,水资源转化规律,以蒙阴县岸堤水库控制流域为研究对象,采用归一化植被指数(NDVI)为指标,分析植被覆盖的时空变化规律,采用分布式水文模型SWAT研究流域水文要素的时空演变规律,定量分析地表水与地下水转化量.计算结果表明:2000-2016年,流域NDVI呈增大趋势,...     

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。