SWAT模型在南小河沟流域绿水评价中的应用
发布时间：2021-05-25 08:25
黄土高原沟壑区是我国重要的粮食生产基地及雨养农业区,但受温带大陆性季风气候的影响,该区域内降雨量相对偏少且时空分布极不均匀,导致水资源短缺已成为该区环境与发展的最大制约因子。绿水作为支撑陆地生态系统和雨养农业生产的主要水源,无疑对当地的农业生产起着至关重要的作用。因此,深入理解黄土高原沟壑区绿水水文过程,合理利用水资源,对流域的粮食生产和生态恢复都有重要作用。本研究以黄土高原沟壑区典型小流域——南小河沟流域为研究对象,分析流域降水和气温的趋势、突变和周期性特征,并采用统计降尺度方法对研究区两种气候情景下未来三个时期的气候变化进行预测。建立南小河沟流域的SWAT模型,采用SWAT-CUP模型进行参数敏感性分析和率定,通过模型的评价指标和流域绿水模拟结果与其他方法计算结果对比,综合评价模型的适用性。在此基础上,运用率定的SWAT模型对未来气候变化情景下的蓝绿水资源进行评估,并预估未来绿水变化趋势,以期为黄土高原沟壑区生态环境恢复、水资源规划管理等提供合理有效的理论依据。论文的主要研究结论如下:（1）对南小河沟流域1955～2018年的年降水、气温值进行趋势、突变和周期统计分析可知,流域降水...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 绿水概念的研究进展
1.2.2 绿水评价方法的研究进展
1.2.3 SWAT模型的研究进展
1.2.4 目前研究存在的问题
1.3 研究内容与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
2 研究区概况及研究方法
2.1 研究区概况
2.1.1 地理位置
2.1.2 地形地貌
2.1.3 土壤地质
2.1.4 水文气候
2.1.5 植被类型
2.2 SWAT模型模拟方法
2.2.1 数据收集及处理方法
2.2.2 SWAT模型建立与模拟方法
2.2.3 模型率定与校正方法
2.3 试验方案
3 流域气候变化特征分析及预测
3.1 研究方法
3.1.1 Mann-Kendall检验法
3.1.2 滑动t检验法
3.1.3 小波分析法
3.2 降水变化特征分析
3.3 气温变化特征分析
3.4 流域未来气候变化预测
3.5 小结
4 基于传统方法的流域绿水资源量计算
4.1 绿水资源量计算方法
4.1.1 水量平衡法
4.1.2 微气象学法
4.2 流域绿水资源量计算结果分析
4.2.1 水量平衡法计算结果
4.2.2 微气象学法计算结果
4.3 小结
5 基于SWAT模型的绿水模拟
5.1 SWAT模型原理
5.2 基础数据的收集与数据库建立
5.2.1 水文、气象数据
5.2.2 DEM数据
5.2.3 土地利用数据
5.2.4 土壤数据
5.3 SWAT模型的模拟运行
5.3.1 子流域的划分
5.3.2 水文响应单元的划分
5.3.3 气象数据的输入
5.3.4 模拟方法的选择与模型运行
5.4 基于SWAT-CUP的模型校准
5.4.1 SWAT-CUP模型简介
5.4.2 参数的敏感性分析
5.4.3 参数的率定与检验
5.4.4 SWAT-CUP模型评价指标分析
5.5 流域绿水模拟结果
5.6 小结
6 绿水资源量的评价结果对比及未来预测
6.1 三种方法模拟结果对比分析
6.1.1 三种方法的绿水计算结果分析
6.1.2 不同降水频率下的流域绿水资源量
6.2 未来气候变化条件下的绿水评估
6.2.1 未来气候情景下蓝水资源量分析
6.2.2 未来气候情景下绿水资源量分析
6.3 小结
7 结论与建议
7.1 结论
7.2 建议
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间主要研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]伊洛河上游流域退耕还林/还草对蓝水绿水分配的影响[J]. 连勰,黄峰. 中国生态农业学报(中英文). 2019(09)
[2]基于水循环模拟的潮白河流域蓝水绿水资源变化趋势分析[J]. 谢子波,朱奎,鲁帆,许怡然,宋昕熠. 水文. 2019(01)
[3]基于相似流域法的SWAT模型模拟黄河中游无资料地区径流[J]. 汪银龙,冯民权,张杰. 水资源与水工程学报. 2018(06)
[4]流域绿水管理博弈建模及应用分析[J]. 冯畅,毛德华,周慧,曹艳敏,胡光伟. 长江流域资源与环境. 2018(11)
[5]基于GIS的南小河沟流域土壤侵蚀数据库建立案例研究[J]. 陈娇,郜文旺,袁静,郑娇. 农业工程. 2018(04)
[6]南小河沟流域干旱特征[J]. 李蓝君,宋孝玉,王光社,李怀有,李林. 干旱地区农业研究. 2017(05)
[7]基于Mann-Kendall法和小波分析中小尺度多年气候变化特征研究——以甘肃省白银市近50年气候变化为例[J]. 杨义,舒和平,马金珠,阳志方. 干旱区资源与环境. 2017(05)
[8]黄土塬区农田蒸散的变化特征及主控因素[J]. 张静,王力,韩雪,张林森. 土壤学报. 2016(06)
[9]中国水资源短缺的空间格局及缺水类型[J]. 童绍玉,周振宇,彭海英. 生态经济. 2016(07)
[10]1998-2012年中国省际灰水足迹效率测度与驱动模式分析[J]. 韩琴,孙才志,邹玮. 资源科学. 2016(06)
博士论文
[1]黄土高原沟壑区绿水的评价方法研究[D]. 符娜.西安理工大学 2019
[2]变化环境下黄河流域水汽时空演变特征及水文响应研究[D]. 李彬.内蒙古农业大学 2018
[3]变化环境下涟水流域蓝水绿水资源的响应特征分析[D]. 冯畅.湖南师范大学 2018
[4]气候变化和人类活动影响下锡林河流域水文过程响应研究[D]. 宋小园.内蒙古农业大学 2016
[5]黄河中游皇甫川水沙变化及其对气候和人类活动的响应[D]. 李二辉.西北农林科技大学 2016
[6]黑河流域蓝绿水时空变化研究[D]. 臧传富.北京林业大学 2013
[7]大沽河流域氮磷关键源区识别及整治措施研究[D]. 吴家林.中国海洋大学 2013
[8]潮白河流域生态水文过程对人类活动/气候变化的动态响应[D]. 郑江坤.北京林业大学 2011
[9]中国非湿润地区植被与流域水循环相互作用机理研究[D]. 邵薇薇.清华大学 2009
硕士论文
[1]南小河沟流域绿水的水文过程及其与植被类型的耦合关系[D]. 李蓝君.西安理工大学 2018
[2]基于Budyko水热耦合平衡理论的嫩江流域蒸散发研究[D]. 薛丽君.吉林大学 2016
[3]SWAT模型参数优化与土地利用变化的径流效应研究[D]. 张丽.西北农林科技大学 2016
[4]基于生态水文理念下的流域水资源评价研究[D]. 穆冬靖.天津大学 2014
[5]基于SWAT-SUFI模型的黄土高原典型流域径流模拟及水资源管理系统的开发[D]. 刘智勇.西北农林科技大学 2012
[6]基于SWAT模型的疏勒河中游径流模拟研究[D]. 邹悦.西北师范大学 2012
[7]基于区域气候模式和VIC模型的黑河流域陆气相互作用研究[D]. 陈亮.兰州大学 2011
[8]基于SWAT模型的红门川流域防护林变化的水文响应研究[D]. 张丽娟.内蒙古农业大学 2010
[9]黄土高塬沟壑区土壤水资源与土地利用的耦合研究[D]. 马玉霞.西安理工大学 2009
[10]SWAT模型小尺度流域模拟的适宜性研究[D]. 丁飞.南京农业大学 2007
本文编号：3205019
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 绿水概念的研究进展
1.2.2 绿水评价方法的研究进展
1.2.3 SWAT模型的研究进展
1.2.4 目前研究存在的问题
1.3 研究内容与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
2 研究区概况及研究方法
2.1 研究区概况
2.1.1 地理位置
2.1.2 地形地貌
2.1.3 土壤地质
2.1.4 水文气候
2.1.5 植被类型
2.2 SWAT模型模拟方法
2.2.1 数据收集及处理方法
2.2.2 SWAT模型建立与模拟方法
2.2.3 模型率定与校正方法
2.3 试验方案
3 流域气候变化特征分析及预测
3.1 研究方法
3.1.1 Mann-Kendall检验法
3.1.2 滑动t检验法
3.1.3 小波分析法
3.2 降水变化特征分析
3.3 气温变化特征分析
3.4 流域未来气候变化预测
3.5 小结
4 基于传统方法的流域绿水资源量计算
4.1 绿水资源量计算方法
4.1.1 水量平衡法
4.1.2 微气象学法
4.2 流域绿水资源量计算结果分析
4.2.1 水量平衡法计算结果
4.2.2 微气象学法计算结果
4.3 小结
5 基于SWAT模型的绿水模拟
5.1 SWAT模型原理
5.2 基础数据的收集与数据库建立
5.2.1 水文、气象数据
5.2.2 DEM数据
5.2.3 土地利用数据
5.2.4 土壤数据
5.3 SWAT模型的模拟运行
5.3.1 子流域的划分
5.3.2 水文响应单元的划分
5.3.3 气象数据的输入
5.3.4 模拟方法的选择与模型运行
5.4 基于SWAT-CUP的模型校准
5.4.1 SWAT-CUP模型简介
5.4.2 参数的敏感性分析
5.4.3 参数的率定与检验
5.4.4 SWAT-CUP模型评价指标分析
5.5 流域绿水模拟结果
5.6 小结
6 绿水资源量的评价结果对比及未来预测
6.1 三种方法模拟结果对比分析
6.1.1 三种方法的绿水计算结果分析
6.1.2 不同降水频率下的流域绿水资源量
6.2 未来气候变化条件下的绿水评估
6.2.1 未来气候情景下蓝水资源量分析
6.2.2 未来气候情景下绿水资源量分析
6.3 小结
7 结论与建议
7.1 结论
7.2 建议
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间主要研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]伊洛河上游流域退耕还林/还草对蓝水绿水分配的影响[J]. 连勰,黄峰. 中国生态农业学报(中英文). 2019(09)
[2]基于水循环模拟的潮白河流域蓝水绿水资源变化趋势分析[J]. 谢子波,朱奎,鲁帆,许怡然,宋昕熠. 水文. 2019(01)
[3]基于相似流域法的SWAT模型模拟黄河中游无资料地区径流[J]. 汪银龙,冯民权,张杰. 水资源与水工程学报. 2018(06)
[4]流域绿水管理博弈建模及应用分析[J]. 冯畅,毛德华,周慧,曹艳敏,胡光伟. 长江流域资源与环境. 2018(11)
[5]基于GIS的南小河沟流域土壤侵蚀数据库建立案例研究[J]. 陈娇,郜文旺,袁静,郑娇. 农业工程. 2018(04)
[6]南小河沟流域干旱特征[J]. 李蓝君,宋孝玉,王光社,李怀有,李林. 干旱地区农业研究. 2017(05)
[7]基于Mann-Kendall法和小波分析中小尺度多年气候变化特征研究——以甘肃省白银市近50年气候变化为例[J]. 杨义,舒和平,马金珠,阳志方. 干旱区资源与环境. 2017(05)
[8]黄土塬区农田蒸散的变化特征及主控因素[J]. 张静,王力,韩雪,张林森. 土壤学报. 2016(06)
[9]中国水资源短缺的空间格局及缺水类型[J]. 童绍玉,周振宇,彭海英. 生态经济. 2016(07)
[10]1998-2012年中国省际灰水足迹效率测度与驱动模式分析[J]. 韩琴,孙才志,邹玮. 资源科学. 2016(06)
博士论文
[1]黄土高原沟壑区绿水的评价方法研究[D]. 符娜.西安理工大学 2019
[2]变化环境下黄河流域水汽时空演变特征及水文响应研究[D]. 李彬.内蒙古农业大学 2018
[3]变化环境下涟水流域蓝水绿水资源的响应特征分析[D]. 冯畅.湖南师范大学 2018
[4]气候变化和人类活动影响下锡林河流域水文过程响应研究[D]. 宋小园.内蒙古农业大学 2016
[5]黄河中游皇甫川水沙变化及其对气候和人类活动的响应[D]. 李二辉.西北农林科技大学 2016
[6]黑河流域蓝绿水时空变化研究[D]. 臧传富.北京林业大学 2013
[7]大沽河流域氮磷关键源区识别及整治措施研究[D]. 吴家林.中国海洋大学 2013
[8]潮白河流域生态水文过程对人类活动/气候变化的动态响应[D]. 郑江坤.北京林业大学 2011
[9]中国非湿润地区植被与流域水循环相互作用机理研究[D]. 邵薇薇.清华大学 2009
硕士论文
[1]南小河沟流域绿水的水文过程及其与植被类型的耦合关系[D]. 李蓝君.西安理工大学 2018
[2]基于Budyko水热耦合平衡理论的嫩江流域蒸散发研究[D]. 薛丽君.吉林大学 2016
[3]SWAT模型参数优化与土地利用变化的径流效应研究[D]. 张丽.西北农林科技大学 2016
[4]基于生态水文理念下的流域水资源评价研究[D]. 穆冬靖.天津大学 2014
[5]基于SWAT-SUFI模型的黄土高原典型流域径流模拟及水资源管理系统的开发[D]. 刘智勇.西北农林科技大学 2012
[6]基于SWAT模型的疏勒河中游径流模拟研究[D]. 邹悦.西北师范大学 2012
[7]基于区域气候模式和VIC模型的黑河流域陆气相互作用研究[D]. 陈亮.兰州大学 2011
[8]基于SWAT模型的红门川流域防护林变化的水文响应研究[D]. 张丽娟.内蒙古农业大学 2010
[9]黄土高塬沟壑区土壤水资源与土地利用的耦合研究[D]. 马玉霞.西安理工大学 2009
[10]SWAT模型小尺度流域模拟的适宜性研究[D]. 丁飞.南京农业大学 2007
本文编号：3205019
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