基子GIS和SWAT模型的嘉陵江降雨径流模拟研究

发布时间：2017-10-05 08:27

  本文关键词：基子GIS和SWAT模型的嘉陵江降雨径流模拟研究

  更多相关文章： SWAT模型 DEM 径流模拟 嘉陵江流域 数据库

【摘要】：降雨是水循环的重要组成部分,也是地表径流形成的基础,科学掌握流域的水文过程,可以为水文水资源的利用、管理提供科学决策,当前研究水文过程的尺度效应作为流域水文研究的热点和难点。本研究以长江北岸支流嘉陵江下游作为研究区域,嘉陵江作为长江流域重要的水源来源,支撑着长江流域的经济发展,对长江经济带具有不可估量的地位和作用,如何建立合适有效的水文模型显得尤为重要,运用分布式水文模型SWAT和当前GIS技术对流域水文过程、月尺度径流量进行模拟。SWAT模型是近年来发展迅速、影响较大的分布式水文模型之一,模型充分考虑了研究区在土壤类型、土地利用/覆盖、气象、地形地貌等因素的空间差异性和分布,通过地形空间数据DEM基于一定的集水阈值对流域进行自动划分,并结合土壤数据、土地利用数据和气象数据模拟研究区的水文过程。本研究利用2003-2011年气象资料和嘉陵江北碚水文站的实测径流量资料,分析研究区降雨-径流量的时空变化,主要结论如下:(1)对研究区30m分辨率数字高程DEM数据的处理,分析河网密度与集水阈值之间的变化关系,当取集水阈值为4000个栅格数时,提取的流域河网密度和集水阈值之间的变化趋于稳定,证明此阈值是嘉陵江下游流域的模拟最佳阈值。最终确定用集水阈值为4000个栅格提取流域的数字水系,并划分为25个子流域。(2)利用研究区土地利用/覆盖图、土壤类型图,2000-2011年的气象数据,建立研究区SWAT模型土壤数据库、土地利用数据库和气象属性数据库,并将结合所划分的子流域确定水文162个HRUs。(3)建立了嘉陵江下游流域的SWAT模型,以月尺度为时间步长模拟了流域的月均径流量,以下游流域北碚控制水文站2003-2006年实测径流量为数据基础,对流域径流量模拟中的参数进行敏感性分析,从参数分析结果表中选取了8个对径流量影响最大的参数进行参数校准;以2007-2011年实测径流量数据进行模拟精度验证,结果表明,模型模拟的结果除了在2006相对误差为24.3%,其余年份误差均在正负15%以内,确定性系数在率定期和验证期分别为0.83、0.81,结果表明SWAT模型可以应用在嘉陵江下游流域。(4)利用2000、2005、2010年三期土地利用数据,并建立研究区全林地覆盖、全耕地覆盖和3种退耕还林情况等5种土地利用/覆盖情景,研究流域在不同土地覆盖情景下的径流量变化,模拟结果表明,土地覆盖的变化会引起径流量相应的变化,但是变化幅度并不大,2000-2010年10年间流域内的径流量减少了5.85%,林地和耕地的增加都会一定程度降低流域径流量,影响流域径流量的主要原因是降水的空间差异性。
【关键词】：SWAT模型 DEM 径流模拟 嘉陵江流域 数据库
【学位授予单位】：重庆师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P333
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 引言11-20
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 研究意义12
• 1.2 水文模型12-14
• 1.2.1 分布式水文模型12-13
• 1.2.2 常见的分布式水文模型13-14
• 1.3 国内外研究现状14-17
• 1.4 研究目标17
• 1.5 研究内容17-18
• 1.6 技术路线18-20
• 2 研究区概况20-27
• 2.1 自然环境概况20-27
• 2.1.1 地理位置20
• 2.1.2 地质地貌特征20-21
• 2.1.3 气候条件21-25
• 2.1.4 土壤25-27
• 3 SWAT模型简介及原理27-33
• 3.1 SWAT模型简介27
• 3.2 SWAT模型结构27-29
• 3.3 SWAT模型特点29
• 3.4 SWAT模型原理29-33
• 3.4.1 产流、坡面汇流29-32
• 3.4.2 河道汇流32-33
• 4 基础数据处理及数据库建立33-55
• 4.1 土地利用数据处理33-35
• 4.2 土壤数据处理35-40
• 4.3 气象数据库的建立40-55
• 5 流域径流模拟及结果分析55-73
• 5.1 流域SWAT模型的建立55-58
• 5.1.1 河网阈值的确定55-57
• 5.1.2 流域边界及子流域的划分57-58
• 5.2 水文响应单元的划分58-59
• 5.3 SWAT模型运行59-60
• 5.3.1 径流模拟方法59
• 5.3.2 潜在蒸散发量计算方法59
• 5.3.3 河道演算方法59-60
• 5.4 敏感性分析及参数率定60-61
• 5.5 模拟结果与评价61-73
• 5.5.1 年总径流量结果分析62-64
• 5.5.2 月日均径流量结果分析64-69
• 5.5.3 径流量-降雨量的关系69-70
• 5.5.4 流域水量的空间分布70-73
• 6 土地利用/覆被变化环境下的径流研究73-79
• 6.1 现阶段土地利用/覆被特征分析73-76
• 6.2 土地利用/覆被特殊情景设计76-77
• 6.3 土地利用变化情况下径流模拟分析77-79
• 7 结论与展望79-81
• 7.1 结论79-80
• 7.2 存在问题与展望80-81
• 参考文献81-86
• 附录：攻读硕士学位期间发表论文及科研情况86-87
• 致谢87

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本文编号：975778