基于SWAT模型的疏勒河中游徑流模擬研究.pdf

1、流域水文模型是研究水文變化規(guī)律，對(duì)水資源進(jìn)行合理配置的一種工具，它在研究水文規(guī)律和實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題中起著重要的作用，近些年來(lái)，分布式水文模型成為水文建模領(lǐng)域的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，它可以分析模型參數(shù)和結(jié)構(gòu)的空間變化以及流域下墊面和土壤含水量等的空間變異，成為流域水文循環(huán)研究的有效工具。SWAT模型是分布式水文模型的代表之一，它廣泛地應(yīng)用于流域徑流模擬、流域下墊面條件變化以及氣候變化響應(yīng)模擬、污染物的運(yùn)移模擬等方面。
　　隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展，

2、水資源短缺日益嚴(yán)重，尤其是在干旱半干旱區(qū)，由于西北地區(qū)地貌復(fù)雜，地形起伏大，山地表層巖體破碎，黃土區(qū)土層松散，加之氣候干燥，植被覆蓋度很低，降水的增多，冰川消融的增強(qiáng)，河流徑流量的增加使西北地區(qū)山體滑坡、泥石流、水土流失等災(zāi)害極易發(fā)生。所以，在全球變暖的趨勢(shì)下研究西北地區(qū)河川徑流的變化特征，對(duì)于掌握西北河流的徑流變化規(guī)律，防止災(zāi)害的發(fā)生有重要的意義。地處極度干旱的河西走廊西部的疏勒河是甘肅省內(nèi)陸三大主要河流之一，流域總面積13萬(wàn)多平方公

3、里。近幾十年來(lái)，天然植被萎縮，草場(chǎng)嚴(yán)重退化使疏勒河流域土地荒漠化加重，過(guò)量開(kāi)發(fā)中游的水資源，導(dǎo)致下游的生態(tài)環(huán)境日益惡化，使水資源供需矛盾日趨顯著。
　　所以本文選取疏勒河中游作為研究區(qū)域，利用美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究服務(wù)中心開(kāi)發(fā)的分布式水文模型SWAT（Soil and Water Assessment Tool），在調(diào)查收集流域基本資料的基礎(chǔ)上，在GIS技術(shù)支持下，對(duì)疏勒河中游流域進(jìn)行徑流模擬，同時(shí)進(jìn)行模擬效果的檢驗(yàn)，以確定SWAT模

4、型在疏勒河流域應(yīng)用的可行性，可以為該流域水資源的模擬、分析和評(píng)價(jià)提供有效手段，為進(jìn)一步開(kāi)展流域的水質(zhì)模擬研究奠定基礎(chǔ)。
　?。?）首先論述本文的選題背景和研究意義，然后詳細(xì)闡述國(guó)內(nèi)外分布式水文模型和SWAT模型的研究進(jìn)展，進(jìn)而論述本文的技術(shù)路線和主要的研究方法。
　　（2）分析處理模型運(yùn)行所需要的基礎(chǔ)資料，包括土地利用數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、土壤屬性數(shù)據(jù)，建立土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)、氣象數(shù)據(jù)庫(kù)、土壤屬性數(shù)據(jù)庫(kù)。在數(shù)字高程模型（DEM）的基礎(chǔ)

5、上，在Arcgis9.2下利用ArcSWAT2.1.6進(jìn)行子流域的劃分、河網(wǎng)的生成、流域邊界的確定以及水文響應(yīng)單元的劃分，并進(jìn)行與地形相關(guān)、具有水文學(xué)意義的部分參數(shù)的提取?；贒EM數(shù)據(jù)提取的疏勒河中游流域面積為33885.09km2，整個(gè)研究區(qū)劃分為55個(gè)子流域，137個(gè)水文響應(yīng)單元。
　　（3）應(yīng)用現(xiàn)有資料對(duì)徑流進(jìn)行模擬，然后利用部分實(shí)測(cè)徑流資料對(duì)模型進(jìn)行校準(zhǔn)和驗(yàn)證，以確定其在研究區(qū)的適用性。而參數(shù)的不確定性會(huì)給模型模擬結(jié)果帶

6、來(lái)影響，所以在校準(zhǔn)前對(duì)模型進(jìn)行敏感性分析和參數(shù)率定。采用1988-2007年昌馬堡水文站實(shí)測(cè)年徑流數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行校準(zhǔn)和驗(yàn)證，其中1988-1997年為數(shù)據(jù)校準(zhǔn)階段，1998-2007年為數(shù)據(jù)驗(yàn)證階段，模擬值與實(shí)測(cè)值相關(guān)系數(shù)R2分別為0.85和0.78，模型效率系數(shù)Ens分別為0.77和0.72，相對(duì)誤差Re分別為5.71％和3.53%；采用1988-1993年的月實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)月徑流模擬結(jié)果進(jìn)行校準(zhǔn)和驗(yàn)證，其中1988-1990年為數(shù)據(jù)校準(zhǔn)

7、階段，1991-1993年為數(shù)據(jù)驗(yàn)證階段，模擬值與實(shí)測(cè)值相關(guān)系數(shù)R2分別為0.82和0.86，模型效率系數(shù)Ens分別為0.75和0.82，相對(duì)誤差Re分別為2.51%和5.33%，模型具有較好的模擬效果。
　?。?）基于以上結(jié)果，利用北京師范大學(xué)數(shù)字流域?qū)嶒?yàn)室研發(fā)的BNU-SWATV1.0建立不同土地利用/土地覆被情景和氣候變化情景，探討了疏勒河流域中游地區(qū)土地利用覆蓋變化和氣候波動(dòng)下的水文響應(yīng)。結(jié)果表明，降水量的變化對(duì)徑流量的影