基于SWAT模型的窟野河流域气候变化与人类活动的水文效应研究

发布时间：2017-08-24 06:10

  本文关键词：基于SWAT模型的窟野河流域气候变化与人类活动的水文效应研究

  更多相关文章： 窟野河流域 气候变化 人类活动 水文效应 SWAT

【摘要】：窟野河流域地处干旱半干旱地区,是我国乃至世界上水土流失最严重、生态环境最脆弱的地区之一。大规模的水土保持措施和由于煤炭储量丰富导致的开采工作,大幅改变了下垫面状况,导致水循环发生了重要的变化;同时干旱半干旱区的水循环对气候变化非常敏感。此种背景下,分析窟野河流域气候变化及人类活动对水循环的响应,在制订合理的水资源管理策略、保证该流域社会经济可持续发展等方面具有重要意义。本文以黄土高原窟野河流域为研究区,运用线性回归、Mann-Kendall非参数检验等方法,分析了流域当前时段气候的时空变化特征;对遥感影像进行处理,分析了土地利用变化的基本特征和规律;进而基于SWAT模型模拟了该区的水文状况,定量分析和模拟了窟野河流域径流对人类活动和气候变化的响应。旨在为窟野河流域的水资源配置提供理论依据和科学指导。研究主要得到了如下结论:(1)1954-2010年气候呈暖干化趋势。多年平均降水量为402.7 mm,年内分布呈单峰曲线,7月和8月降水量占年总量的50%。降水呈不显著的减少趋势,变化倾向率为-12 mm/10a。平均、最高和最低气温多年平均值分别为8.4℃、14.9℃、1.7℃;平均气温呈显著上升趋势,变化倾向率为0.175℃/10a。(2)土地利用发生重要变化。主要土地利用类型为草地和耕地,占流域总面积80%以上;1986-2005年草地、林地、建设用地的面积增加,其中建设用地和林地的增幅较大;而耕地、未利用地和水域面积减少,其中未利用土地的减幅较大。(3)1954-2010年径流呈显著减少趋势。多年平均径流深为62.3 mm,年内分配不均,呈双峰曲线,3月和8月出现径流峰值。径流呈现极显著的减少趋势,1979年开始呈现减少趋势,在1995年发生减少突变后一直递减。1990s年代进入枯水期,径流倾向率为-14.6mm/10a,且年际间波动明显。(4)SWAT模型可以较好模拟窟野河的径流状况。以1954-1960年实测月径流数据校准模型,模型效率系数ENS为0.79,相关系数R2为0.82,相对误差RE为-1.6%;以1961-1967年实测数据验证模型,ENS、R2、RE分别为0.73、0.93、1.1%。(5)径流减少的主导因素是人类活动,但气候变化的影响也非常重要。以1957-1985年为基准期,1986-2010年人类活动和气候变化径流变化均导致径流减少,贡献率分别为68%、32%。
【关键词】：窟野河流域 气候变化 人类活动 水文效应 SWAT
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P333
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 研究背景和意义12-13
• 1.2 国内外研究进展13-15
• 1.2.1 气候变化对水文水资源的影响13-14
• 1.2.2 人类活动变化的生态水文响应14-15
• 1.2.3 窟野河流域对气候和人类活动的水文效应研究15
• 1.3 SWAT模型的应用及发展15-17
• 1.4 研究内容、方法与技术路线17-21
• 1.4.1 研究内容17
• 1.4.2 研究方法17-19
• 1.4.3 技术路线19-21
• 第二章 流域自然地理与水资源概况21-24
• 2.1 自然概况21-22
• 2.1.1 地理位置21
• 2.1.2 气候21-22
• 2.1.3 地形地貌22
• 2.1.4 植被土壤22
• 2.1.5 水文状况22
• 2.2 经济社会状况22-24
• 第三章 窟野河流域气象水文及土地利用变化特征24-32
• 3.1 温度变化特征24-25
• 3.2 降水变化特征25-26
• 3.3 径流变化特征26-29
• 3.4 土地利用/覆被变化分析29-31
• 3.4.1 1986-2005年流域土地利用/覆被变化分析29-31
• 3.4.2 窟野河流域水土保持措施的变化31
• 3.5 小结31-32
• 第四章 SWAT模型的建立32-46
• 4.1 SWAT模型的原理与结构32-35
• 4.1.1 SWAT模型的原理32-33
• 4.1.2 SWAT模型的结构33-34
• 4.1.3 SWAT模型中主要的计算公式34-35
• 4.2 数据库的建立35-43
• 4.2.1 空间数据35-38
• 4.2.2 属性数据库构建38-43
• 4.3 水文响应单元（HRU)划分43-45
• 4.4 小结45-46
• 第五章 气候变化和人类活动对径流的影响评估46-54
• 5.1 原理与方法介绍46-47
• 5.1.1 敏感性分析46
• 5.1.2 参数校准方法46-47
• 5.1.3 评价标准47
• 5.2 模型校准与验证47-48
• 5.2.1 确定敏感性参数47-48
• 5.2.2 模型校准48
• 5.3 模型适用性评价48-51
• 5.3.1 模型校准期48-50
• 5.3.2 模型验证期50-51
• 5.4 气候变化与人类活动对径流影响的定量研究51-53
• 5.5 小结53-54
• 第六章 结论与展望54-56
• 6.1 结论54-55
• 6.2 展望55-56
• 参考文献56-60
• 致谢60-61
• 作者简介61

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本文编号：729636