基于SWAT模型的北洛河上游土地利用/覆被变化水沙响应研究
发布时间：2020-12-18 20:29
河川径流和输沙是反映流域水文过程的综合指标,在气候变化和人类活动共同作用下,黄河水沙在近几十年呈减少趋势。北洛河是黄河的二级支流,近年来随着大规模退耕还林（草）工程的实施,流域上游区间的土地利用和土地覆被状况发生了明显改变,同期的径流输沙也呈显著减少趋势。本文以北洛河上游（吴起水文站以上）为研究流域,利用1971-2012年的气象水文资料,采用多种数理统计方法对气候、水文要素进行趋势分析和突变点检验;根据退耕还林前后三期土地利用数据（1990、2005和2010年）,分析了流域土地利用/覆被变化特征;通过野外人工降雨试验对SWAT模型中的SCS-CN径流曲线模型参数进行了优化和改进,并利用SWAT模型定量评估了气候和土地利用/覆被变化对流域径流、输沙变化的影响。论文的主要结论如下:（1）北洛河上游区间土地利用/覆被状况发生了明显变化。随着退耕还林（草）政策的实施,耕地面积大量减少,由1990年的1483.95km2减少到2005年的929.43km2,减少幅度为37.37%。林地面积大幅增加,由1990年的79.07km2增加到2005年的1025.88km2,增长了近12倍。流域内的...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景与研究意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 气候变化的水文效应研究
1.2.2 人类活动的水文效应研究
1.2.3 环境变化的水文效应研究方法
第二章 研究方法与内容
2.1 研究区概况
2.1.1 地形地貌
2.1.2 气候和水文
2.1.3 植被和土壤
2.1.4 水土流失和生态建设
2.2 研究目标
2.3 研究内容
2.4 研究方法与技术路线
第三章 北洛河上游气象水文要素及土地利用变化特征
3.1 材料与方法
3.1.1 数据来源
3.1.2 研究方法
3.2 土地利用/覆被变化分析
3.2.1 土地利用/覆被结构变化
3.2.2 土地利用/覆被变化的转移矩阵
3.3 气象因子变化特征及趋势分析
3.3.1 降水量的变化特征
3.3.2 气温的变化特征
3.4 径流变化特征及趋势分析
3.4.1 径流量年内分布特征
3.4.2 径流量年际分布特征
3.4.3 径流量年代分布特征
3.4.4 径流量突变检验
3.5 输沙特征及变化趋势分析
3.5.1 输沙量年内分布特征
3.5.2 输沙量年际分布特征
3.5.3 输沙量年代分布特征
3.5.4 输沙量突变检验
3.6 水沙变化影响评估
3.6.1 基准期的确定
3.6.2 突变前后水文基本特征
3.6.3 降水和人类活动对水沙变化的影响评估
3.6.4 基流分割
3.7 小结
第四章 SCS模型在北洛河上游的改进与应用
4.1 SCS产流模型原理
4.2 坡面人工降雨试验
4.2.1 试验概况
4.2.2 试验设计
4.2.3 草地覆盖对产流时间的影响
4.3 SCS模型参数优化
4.3.1 标准SCS模型径流模拟
4.3.2 初损参数 λ 的优化结果分析
4.3.3 径流曲线数CN值的优化结果分析
4.4 小结
第五章 基于SWAT模型在北洛河上游径流输沙模拟
5.1 基础数据处理及数据库构建
5.1.1 流域属性数据收集
5.1.2 流域空间数据收集
5.1.3 气象数据库构建
5.1.4 土地利用数据库构建
5.1.5 土壤属性数据库构建
5.2 SWAT模型的数据输入及运行
5.2.1 流域河网的生成与子流域划分
5.2.2 水文响应单元
5.2.3 气象数据输入
5.2.4 模型的运行
5.3 参数的敏感性分析
5.3.1 敏感性分析结果
5.3.2 模型有效性评估方法
5.4 径流输沙模拟与验证结果分析
5.4.1 年径流模拟结果
5.4.2 月径流模拟结果
5.4.3 年输沙模拟结果
5.4.4 月输沙模拟结果
5.5 不同土地利用/覆被情景的水文响应分析
5.5.1 不同土地利用/覆被情景下年均径流变化
5.5.2 不同土地利用/覆被情景下年均输沙变化
5.6 小结
第六章 结论与讨论
6.1 主要结论
6.2 论文创新点
6.3 问题及展望
参考文献
致谢
作者简介
西北农林科技大学学历教育硕士学位授予信息表
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SWAT模型的流溪河流域土地利用与气候变化对径流的影响[J]. 袁宇志,张正栋,蒙金华. 应用生态学报. 2015(04)
[2]SWAT模型融雪模块的改进与应用研究[J]. 孟现勇,吉晓楠,刘志辉,肖军仓,陈曦,王芳. 自然资源学报. 2014(03)
[3]IPCC第五次评估报告第一工作组报告的亮点结论[J]. 秦大河,Thomas Stocker. 气候变化研究进展. 2014(01)
[4]应用SWAT模型研究潮河流域土地利用和气候变化对径流的影响[J]. 郭军庭,张志强,王盛萍,STRAUSS Peter,姚安坤. 生态学报. 2014(06)
[5]SWAT模型在黑河中上游流域的改进与应用[J]. 赖正清,李硕,李呈罡,南卓铜,余文君. 自然资源学报. 2013(08)
[6]北洛河流域植被覆盖度时空变化的遥感动态分析[J]. 陈妮,李谭宝,张晓萍,丑述仁,谢名礼,刘二佳. 水土保持通报. 2013(03)
[7]国内水文序列变异点分析方法及在各流域应用研究进展[J]. 周园园,师长兴,范小黎,杜俊. 地理科学进展. 2011(11)
[8]黄土丘陵沟壑区典型小流域SCS-CN方法初损率取值研究[J]. 周淑梅,雷廷武. 中国农业科学. 2011(20)
[9]三江源气候变化及其对径流的驱动分析[J]. 张士锋,华东,孟秀敬,张永勇. 地理学报. 2011(01)
[10]北洛河上游生态建设的水沙调控效应[J]. 秦伟,朱清科,刘广全,张岩. 水利学报. 2010(11)
博士论文
[1]黄河中游水沙变化及其对人类活动的响应[D]. 高鹏.中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心） 2010
[2]北洛河上游土壤侵蚀特征及其对植被重建的响应[D]. 秦伟.北京林业大学 2009
硕士论文
[1]基于SWAT模型的北洛河流域生态水文过程模拟与预测研究[D]. 胡胜.西北大学 2015
[2]北洛河上游次洪水沙过程对生态恢复的响应研究[D]. 蔺鹏飞.中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心） 2015
[3]降水变化和人类活动对北洛河上游水沙特性的影响研究[D]. 刘红英.西北农林科技大学 2012
[4]非一致性年径流序列频率分析计算[D]. 成静清.西北农林科技大学 2010
[5]基于水文法的北洛河流域水土保持措施减沙水代价分析[D]. 莫莉.西北农林科技大学 2008
本文编号：2924562
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景与研究意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 气候变化的水文效应研究
1.2.2 人类活动的水文效应研究
1.2.3 环境变化的水文效应研究方法
第二章 研究方法与内容
2.1 研究区概况
2.1.1 地形地貌
2.1.2 气候和水文
2.1.3 植被和土壤
2.1.4 水土流失和生态建设
2.2 研究目标
2.3 研究内容
2.4 研究方法与技术路线
第三章 北洛河上游气象水文要素及土地利用变化特征
3.1 材料与方法
3.1.1 数据来源
3.1.2 研究方法
3.2 土地利用/覆被变化分析
3.2.1 土地利用/覆被结构变化
3.2.2 土地利用/覆被变化的转移矩阵
3.3 气象因子变化特征及趋势分析
3.3.1 降水量的变化特征
3.3.2 气温的变化特征
3.4 径流变化特征及趋势分析
3.4.1 径流量年内分布特征
3.4.2 径流量年际分布特征
3.4.3 径流量年代分布特征
3.4.4 径流量突变检验
3.5 输沙特征及变化趋势分析
3.5.1 输沙量年内分布特征
3.5.2 输沙量年际分布特征
3.5.3 输沙量年代分布特征
3.5.4 输沙量突变检验
3.6 水沙变化影响评估
3.6.1 基准期的确定
3.6.2 突变前后水文基本特征
3.6.3 降水和人类活动对水沙变化的影响评估
3.6.4 基流分割
3.7 小结
第四章 SCS模型在北洛河上游的改进与应用
4.1 SCS产流模型原理
4.2 坡面人工降雨试验
4.2.1 试验概况
4.2.2 试验设计
4.2.3 草地覆盖对产流时间的影响
4.3 SCS模型参数优化
4.3.1 标准SCS模型径流模拟
4.3.2 初损参数 λ 的优化结果分析
4.3.3 径流曲线数CN值的优化结果分析
4.4 小结
第五章 基于SWAT模型在北洛河上游径流输沙模拟
5.1 基础数据处理及数据库构建
5.1.1 流域属性数据收集
5.1.2 流域空间数据收集
5.1.3 气象数据库构建
5.1.4 土地利用数据库构建
5.1.5 土壤属性数据库构建
5.2 SWAT模型的数据输入及运行
5.2.1 流域河网的生成与子流域划分
5.2.2 水文响应单元
5.2.3 气象数据输入
5.2.4 模型的运行
5.3 参数的敏感性分析
5.3.1 敏感性分析结果
5.3.2 模型有效性评估方法
5.4 径流输沙模拟与验证结果分析
5.4.1 年径流模拟结果
5.4.2 月径流模拟结果
5.4.3 年输沙模拟结果
5.4.4 月输沙模拟结果
5.5 不同土地利用/覆被情景的水文响应分析
5.5.1 不同土地利用/覆被情景下年均径流变化
5.5.2 不同土地利用/覆被情景下年均输沙变化
5.6 小结
第六章 结论与讨论
6.1 主要结论
6.2 论文创新点
6.3 问题及展望
参考文献
致谢
作者简介
西北农林科技大学学历教育硕士学位授予信息表
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SWAT模型的流溪河流域土地利用与气候变化对径流的影响[J]. 袁宇志,张正栋,蒙金华. 应用生态学报. 2015(04)
[2]SWAT模型融雪模块的改进与应用研究[J]. 孟现勇,吉晓楠,刘志辉,肖军仓,陈曦,王芳. 自然资源学报. 2014(03)
[3]IPCC第五次评估报告第一工作组报告的亮点结论[J]. 秦大河,Thomas Stocker. 气候变化研究进展. 2014(01)
[4]应用SWAT模型研究潮河流域土地利用和气候变化对径流的影响[J]. 郭军庭,张志强,王盛萍,STRAUSS Peter,姚安坤. 生态学报. 2014(06)
[5]SWAT模型在黑河中上游流域的改进与应用[J]. 赖正清,李硕,李呈罡,南卓铜,余文君. 自然资源学报. 2013(08)
[6]北洛河流域植被覆盖度时空变化的遥感动态分析[J]. 陈妮,李谭宝,张晓萍,丑述仁,谢名礼,刘二佳. 水土保持通报. 2013(03)
[7]国内水文序列变异点分析方法及在各流域应用研究进展[J]. 周园园,师长兴,范小黎,杜俊. 地理科学进展. 2011(11)
[8]黄土丘陵沟壑区典型小流域SCS-CN方法初损率取值研究[J]. 周淑梅,雷廷武. 中国农业科学. 2011(20)
[9]三江源气候变化及其对径流的驱动分析[J]. 张士锋,华东,孟秀敬,张永勇. 地理学报. 2011(01)
[10]北洛河上游生态建设的水沙调控效应[J]. 秦伟,朱清科,刘广全,张岩. 水利学报. 2010(11)
博士论文
[1]黄河中游水沙变化及其对人类活动的响应[D]. 高鹏.中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心） 2010
[2]北洛河上游土壤侵蚀特征及其对植被重建的响应[D]. 秦伟.北京林业大学 2009
硕士论文
[1]基于SWAT模型的北洛河流域生态水文过程模拟与预测研究[D]. 胡胜.西北大学 2015
[2]北洛河上游次洪水沙过程对生态恢复的响应研究[D]. 蔺鹏飞.中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心） 2015
[3]降水变化和人类活动对北洛河上游水沙特性的影响研究[D]. 刘红英.西北农林科技大学 2012
[4]非一致性年径流序列频率分析计算[D]. 成静清.西北农林科技大学 2010
[5]基于水文法的北洛河流域水土保持措施减沙水代价分析[D]. 莫莉.西北农林科技大学 2008
本文编号：2924562
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