基于SWAT模型的密云水库流域径流模拟研究

发布时间：2019-07-15 08:08

【摘要】：水是任何人类活动都离不开的物质。近年来，我国华北地区的地表水来水量逐渐减少，地下水水位持续下降，社会用水量远远超过降水量，水资源供需矛盾日益加剧。因此，利用合理的方法研究密云水库流域的径流变化特征、水循环及水环境演化规律，对于优化配置和合理利用水资源以及解决相关的自然生态和社会经济问题有着重要的理论意义和现实意义。本文先选用线性回归法分析了密云水库流域约50年的降水、气温和径流数据的变化趋势；然后，选取分布式水文模型ArcSWAT模拟密云水库流域的地表径流，经判定得出该模型适用于研究区；之后，改变气候条件、土地利用方式，对比研究了各个不同情景下的径流情况。主要结论包括以下几个方面：（1）采用线性回归法分析了密云水库流域近半个世纪的历史降水、气温和径流数据的变化趋势，结果为：研究区的年际历史气温呈现上升趋势；年际历史降水和历史径流均呈下降趋势；年内气温、降水和径流均在夏季最高，冬季最低。（2）利用密云水库流域的基础数据，构建了ArcSWAT模型，模拟了研究区的月径流。分别选取潮河入库控制站下会水文站、白河入库控制站张家坟水文站，用1990-1996年校准模型，用1997-2001年验证模型。结果表明：下会水文站在校准期和验证期的相对误差Re分别为3.98%和12.97%，相关系数R2分别为0.84和0.77，效率系数Ens分别为0.69和0.70；张家坟水文站在校准期和验证期的相对误差Re分别为2.2%和10.17%，相关系数R2分别为0.79和0.80，效率系数Ens分别为0.71和0.70。两个水文站均分别同时满足三个模型评价指标，证明SWAT模型在密云水库流域具有很好的适用性。（3）在上述研究成果基础上，比较了在1980年和2000年的不同土地利用类型下的年径流量，结果是后者的年径流量稍微大一些。然后，利用假定气候情景法设定了24种未来气候情景，对比分析了所有气候情景下产生的径流量大小，结果表明：在密云水库流域，降水量的增大、气温的降低都会促进年径流的增加，而且降水变化对径流的影响更显著。
文内图片：密云水库流域图

图片说明： 2.1 自然地理概况2.1.1 地理位置密云水库是我国华北平原地区最大的水库，位于北京地区的密云县内，其由潮白河流域的两个大支流白河和潮河汇流而成，所控制的流域面积为 15788km2。其中，潮河的发源地在河北省承德丰宁县境内，距离主坝坝址的长度为 220km；白河的发源地在河北省张家口沽源县境内，距离主坝坝址的长度为 248km。密云水库处在北纬 40°20′~41°45′、东经 115°25′~117°30′之间。本文的研究区密云水库流域指的是该水库上游所控制的潮白河流域，其地理位置如图 2-1 所示。
文内图片：密云水库流域DEM图

图片说明：图 5-1 密云水库流域 DEM 图5.3 掩膜和水系图可以用一个覆盖在 DEM 之上的 Mask 掩膜界定 SWAT 模型要处理的有效空间数据范围，这样可以缩短模型运行的时间。同样，ArcSWAT 模型可以自行在 DEM 数据上提取流域河网，但是 DEM 的地图网格在那些地势低洼处判断出的河流位置并不很精确，这种方式制作的河网会和实际河网有一定偏差。因此，本研究采用 ArcGIS 软件处理高精度 DEM 数据，，经过洼地填充、汇流累积等步骤提取河网，把水系图导入 SWAT 模型来保证模拟的精度。
【学位授予单位】：中国地质大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TV121

【参考文献】