基于SWAT模型的潮河流域径流模拟

发布时间：2017-06-25 13:04

  本文关键词：基于SWAT模型的潮河流域径流模拟，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在全球气候变暖、人口不断增加、人类对水资源的需求量不断增大的现实背景下,中国华北地区水资源的供需矛盾越来越尖锐。密云水库是首都北京最重要的地表饮用水源供应地,从上世纪80年代开始,政府在密云水库上游地区(包括潮河流域)陆续实施了“三北”防护林建设工程、密云水库上游水土保持项目、京津风沙源区防沙治沙工程等,流域土地覆被发生改变,下垫面产流环境亦随之改变。另外,1999年以来,潮河流域遭受了持续性的干旱气候,径流量显著减少。仅占密云水库流域控制面积约30%的潮河流域,贡献了密云水库入库总水量的近60%,成为密云水库的重要集水区。本研究基于SWAT2009模型,使用HWSD土壤数据库、2000和2010年两期土地利用数据、1956～2013年逐日气象数据和2006～2011年逐月径流量数据,分析了60年来潮河流域气候变化和近10年来土地利用变化规律,构建了适用于潮河流域径流模拟的数据库,研究特定土地覆被变化(草地、林地、耕地覆盖率极端增大)和气候变化情景对潮河流域径流的影响,旨在为潮河流域水资源的开发提供研究基础,并为海河其他子流域的水资源管理提供借鉴。结论有：(1)林地是潮河流域近10年来的主导土地利用类型,占潮河流域总面积的41%以上,草地、耕地紧随其后,三者占研究区总面积的98%以上。从分布上看,林地分布最为广泛,耕地多沿河流呈现条带状延伸分布的特征,建设用地和未利用地的分布则略显零散。(2)潮河流域降水主要集中于6月～9月,这4个月的降水量约占全年降水总量的80%以上；4月～10月的平均气温在0。C以上,7月份平均气温最高(22.8℃),1月份最低(-12.2℃)；近60年来,潮河流域的年平均降水量呈现递减趋势,每年递减约-1.74mm,年平均气温呈现递增趋势,每年递增约0.028℃。(3)基于流域数字高程模型(DEM)数据,提取到潮河流域29个子流域、194个水文响应单元。利用SWAT软件自带LH-OAT参数敏感性算法,结合逐月径流量实测值,得到敏感性排序前三的径流参数是：Alpha_Bf(基流α系数)、Esco(土壤蒸发补偿系数)、CN2(湿润条件下的初始SCS径流曲线数)。引入纳什效率系数Ens和Perason相关系数R2两个指标评价SWAT模型逐月径流模拟效果,校准期(2006～2009年),大阁站的Ens、R2分别是0.68、0.81,下会站的Ens、R2分别是0.74、0.84；验证期(2010～2011年),大阁站的Ens、R2分别是0.75、0.82,下会站的Ens、R2分别是0.80、0.79,结合学者给出的模拟评判标准,SWAT模型在潮河流域具有良好的适用性。(4)设置了两种气候变化情景和三种极端土地利用情景,研究发现,在降水量保持不变,气温升高1.5℃时,6月～9月径流量减少的最为明显；在气温保持不变,降水量增加10%的气候变化情境下,潮河流域径流量的增加值明显高于气温变化导致的径流量变化值；随着林地、耕地覆盖率的极端增加,潮河流域年径流量、径流深均呈现减少的趋势；随着草地覆盖率的极端增加,流域年径流量、径流深均呈现增加的趋势。
【关键词】：潮河流域 径流模拟 SWAT 土地利用情景
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P333
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 绪论12-26
• 1.1 选题背景及意义12-13
• 1.2 研究进展13-17
• 1.2.1 水文模型发展历程13-14
• 1.2.2 水文模型的分类14-16
• 1.2.3 SWAT模型的发展16-17
• 1.3 SWAT模型原理及应用17-23
• 1.3.1 SWAT模型原理17-20
• 1.3.2 SWAT在径流模拟方面的应用20-22
• 1.3.3 SWAT应用中存在的不足22-23
• 1.4 研究内容与方法23-26
• 1.4.1 研究内容23-24
• 1.4.2 研究方法24-25
• 1.4.3 技术路线25-26
• 2 研究区自然地理、社会经济概况26-33
• 2.1 地理位置26-27
• 2.2 气候条件27-30
• 2.3 土壤和土地利用概况30-32
• 2.4 经济、社会发展概况32-33
• 3 数据来源及预处理33-51
• 3.1 数据来源33-35
• 3.2 数据预处理35-51
• 3.2.1 定义投影35-36
• 3.2.2 土地利用数据预处理36-37
• 3.2.3 土壤属性数据库的构建37-43
• 3.2.4 气象数据库构建43-50
• 3.2.5 水文数据处理50-51
• 4 潮河流域水文模拟和分析51-66
• 4.1 潮河流域SWAT模型的构建51-56
• 4.1.1 流域特征提取51-54
• 4.1.2 添加土地利用和土壤类型数据54
• 4.1.3 水文响应单元的划分54
• 4.1.4 加载天气数据54-55
• 4.1.5 写入输入文件55
• 4.1.6 模型运行55-56
• 4.2 数据检验56
• 4.3 参数敏感性分析56-61
• 4.4 参数率定及模型验证61-66
• 4.4.1 评价标准62-63
• 4.4.2 校准期63-64
• 4.4.3 验证期64-66
• 5 变化情境下的径流响应66-69
• 5.1 气候变化下的径流响应66-67
• 5.2 土地利用变化下的径流响应67-69
• 5.2.1 不同土地利用情景的设置67
• 5.2.2 不同土地利用情景下的径流变化67-69
• 6 结语69-71
• 6.1 主要结论69-70
• 6.2 不足之处70-71
• 在校期间发表的论文、科研成果等71-72
• 参考文献72-79
• 致谢79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 夏智宏;周月华;许红梅;;基于SWAT模型的汉江流域水资源对气候变化的响应[J];长江流域资源与环境;2010年02期

2 车振海;试论土壤渗透系数的经验公式和曲线图[J];东北水利水电;1995年09期

3 叶许春;张奇;刘健;李丽娇;左海军;;土壤数据空间分辨率对水文过程模拟的影响[J];地理科学进展;2009年04期

4 杨大文,李

本文编号：482177