基于SWAT模型的北江飞来峡流域径流模拟

为满足北江飞来峡流域非点源污染负荷核算需要,利用SWAT模型对研究区1969-2011年日径流过程进行模拟。基于飞来峡流域水文、气象、地形、土地利用和土壤类型等资料构建SWAT径流模型,并运用SWAT-CUP中的SUFI-2方法对模型中的14个径流参数进行敏感性分析及参数率定,再进行径流模拟效果定量评价。结果表明:对径流过程有显著影响的参数主要为SCS径流曲线系数、主河道曼宁系数、地下水滞后系数以及地表径流滞后时间等;日径流率定期和验证期的效率系数均为0.83,相对误差分别为1.40%和0.58%,且大部分模拟数据落在不确定性区间内,模拟结果的不确定性较小,表明所构建的SWAT径流模型具有较高的精度,在北江飞来峡流域适用性良好。     

基于GBNP 模型的新安江上游流域非点源污染模拟

流域非点源污染的监测十分困难,因此数值模拟是定量研究流域非点源污染的主要方法。本文采用基于地貌特征的分布式流域非点源污染模型GBNP(Geomorphology-Based Nonpoint source Pollution model),模拟了新安江上游流域2001—2010年的径流过程和非点源污染物的迁移过程。模型参数的率定与验证结果显示,月径流的Nash效率系数多在0.8以上,确定性系数R2都大于0.9;渔梁和屯溪两个测站的月泥沙负荷的Nash效率系数在0.7以上,确定性系数在0.9以上;两个测站总氮(TN)和总磷(TP)Nash效率系数都在0.55以上,确定性系数都大于0.8。结果表明,该模型在研究区适用性良好。基于模拟结果,分析了研究区内TN、TP以及土壤侵蚀量的时空分布特征。结果显示,研究区多年平均TN流失量为6 706.92 t/a,TP流失量为828.45 t/a,土壤侵蚀量为166.62万t/a。模拟期内年际变化和年内变化结果显示,在其他条件不变的情况下,非点源污染的产生与降雨量大小密切相关。对各区县氮磷分布特点分析可知,TN的空间分布主要受土地利用类型的影响,TP的空间分布主要受土壤侵蚀量的影响。     

不同水文模型在双桥流域的应用比较

新安江模型、SWAT模型和BTOPMC模型分别代表集总式、响应单元式和网格分布式三种不同结构的流域水文模型。以Nash效率系数为目标函数,采用SCE-UA自动优化算法率定模型参数,对双桥流域的日径流进行了模拟。结果表明:新安江模型、SWAT模型和BTOPMC模型都能较好反映双桥流域的日径流过程。从总体效果来看,新安江模型的模拟效果比SWAT模型和BTOPMC模型的好,三个模型对总体水量的模拟误差都在±10%以内,水量模拟比较平衡。在不同流量级的模拟中,SWAT模型的水量平衡效果均比新安江模型和BTOPMC模型的好;大流量模拟时,新安江模型的模拟均方根误差较小,模拟效果最好;中流量和小流量模拟时,BTOPMC模型的均方根误差较小,模拟效果最好。     

基于ArcSWAT2009的锦江流域径流模拟分析

基于ArcGis10.0建立了锦江流域数据库,将ArcSWAT2009模型应用于锦江流域的径流模拟。采用LH-OAT灵敏度分析方法进行参数灵敏度分析,得出模型灵敏参数序列,并利用4个水文站(危坊、宜丰、上高、高安)2001~2008年径流观测数据对SWAT模型进行参数率定。模型适用性评价结果表明:校准期和验证期年均值相对误差(Re)小于20%,月相关系数(R2)和月效率系数(NSE)均大于0.7,拟合精度较高,SWAT模型适宜锦江流域的径流模拟。     

基于SWAT模型的黑水河流域非点源污染控制方案研究

如何对非点源污染进行科学认识与有效控制已经成为流域污染防治的重要课题之一,不合理的土地利用方式是造成非点源污染的关键驱动因子。以四川省黑水河流域为研究区域,基于GIS平台建立了流域下垫面空间数据库,应用SWAT模型对黑水河流域及其子流域进行了年径流、泥沙及营养盐输出模拟,从土地利用方式改变对非点源污染影响的角度入手,设计环境保护规划方案,模拟了不同规划方案下黑水河流域的泥沙及营养盐输出情况,可为该流域非点源污染负荷的控制提供实际解决方案。     

MIKE SHE模型在灞河径流模拟中的应用研究

以灞河流域作为研究区域,依据该流域水文气象1990-2010年实测资料,采用MIKE SHE模型对流域径流进行模拟研究,利用Arc Gis等技术建立了模型数据库,对模型参数进行了率定和验证,使用多目标(均方根平方误差、模型效率系数和决定系数)对模型适用性进行了评价。结果表明:年径流模拟效果比较好,MIKE SHE模型在灞河流域的适用性较好,研究所率定的参数可为进一步研究灞河流域水资源利用与管理提供依据。     

SWAT模型及其应用研究

利用数学模型来模拟水文、泥沙、非点源污染过程是流域管理中对特定管理措施的效果进行评估的重要工具，也是研究环境变化条件下水资源管理的重要手段。SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型就是一个集成了遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和数字高程模型（DEM）技术的目前国际流行的分布式水文模拟工具。该文介绍了SWAT模型的发展历程、原理及特点，概述了SWAT模型目前在径流模拟、非点源污染模拟与控制、气候变化对水文响应的影响、模型参数敏感性分析方面的进展情况，并对SWAT模型今后的应用和改进做了初步探讨。     

晋江东溪流域土壤侵蚀分布式模拟

应用分布式水文模型SWAT (Soil and Water Assessment Tool),通过细分子流域,对晋江东溪流域产流和产沙进行模拟,以相对误差、决定系数和效率系数为指标,采用洪濑水文站1972～1979连续8年的实测径流和泥沙数据进行参数率定和模型验证.模拟结果表明,细分子流域能够有效改善枯水期径流模拟结果;该模型适用于水库影响下的泥沙负荷模拟.     

基于SWAT的乌伦古河流域径流模拟研究

以新疆乌伦古河流域上游为研究区,利用DEM、土地利用、土壤类型和水文气象资料,基于SWAT构建研究区分布式水文模型,探讨了SWAT模型在乌伦古河的适用性。应用LH-OAT法对参数进行敏感性分析,采用手动调参对模型参数进行率定和验证,根据已有的径流资料选用2000年—2005年为模型参数率定期,2006年—2009年为模型的验证期。研究结果表明:实测值与模拟值的趋势一致总体较为接近,率定期和验证期效率系数均大于0.6,相关系数0.8以上,径流平均误差小于15%。总体来看,SWAT模型参数率定之后,能较好的反映了乌伦古河流域的月径流水文过程,在该地区具有一定的适用性。更多还原     

SWAT模型在天山西部山区的应用

以伊犁喀什河流域为研究对象,采用分布式流域水文物理模型SWAT对喀什河流域进行径流模拟,并建立模型所需的土壤、土地利用、气象数据库。应用1990-1996年的月径流资料进行模型参数的率定;1997-2000年月径流资料进行模型的验证,评估了模型在天山西部山区的适用性。模型经过多次的参数率定后,能较好地模拟新疆山区水文过程。结果表明:率定期的径流相对误差RE为8.6%,Nash-Sutcliffe效率系数为0.8,模拟值与实测值之间的拟合程度较好。融雪是新疆径流形成的重要环节,模型中的融雪参数对模拟径流结果的影响较大,适当的调整融雪参数值,可提高模拟精度。     

淤地坝对流域水沙影响模拟研究

使用SWAT模型,结合淤地坝特点对模型自带的水库模型进行修正来设置淤地坝模块,研究淤地坝对流域径流和输沙的影响,并在内蒙古十大孔兑之一的西柳沟流域进行模拟和验证。以1980-1990年为率定期、2006-2015年为验证期,龙头拐水文站模拟径流量和输沙量与实测值拟合较好,线性拟合系数R²和纳什效率系数E_NS均超过0.6,说明SWAT模型中的水库模型可用于淤地坝模拟。结果表明：其他参数不变的情况下,淤地坝对流域的径流量有一定影响,能够拦截一部分径流量,对流域输沙量的影响巨大,减沙效果明显;淤地坝在一定程度上能影响流域的汇流过程,使得汛期后的月份中出现模拟径流量大于实测径流量的现象;相较于经验公式法,SWAT模型能够提高淤地坝对流域水沙影响的模拟精度;为更好地利用SWAT模型模拟淤地坝对流域径流和输沙的影响,淤地坝模块仍有待改进。     

基于SWAT模型的陕西沣河流域非点源污染模拟

随着工业点源的大幅治理和农业的快速发展,陕西沣河流域非点源污染负荷在总负荷中所占比重日益加大。本文应用SWAT模型,对沣河流域的径流、泥沙及营养盐污染负荷的产输出过程进行模拟计算。利用沣河干流秦渡镇水文站2001-2006年的实测月径流、泥沙和污染物数据进行了模型的率定和验证。验证结果表明:模型在沣河流域具有较好的适应性,可用于流域非点源污染的模拟计算。流域非点源污染产出时空分布结果表明:非点源负荷产出集中在汛期;流域中部长安区的五星、滦镇、子午地区,以及流域西部户县的草堂镇和秦渡镇,是非点源污染产出的关键区域。流域非点源污染控制措施效果模拟表明:采取水土保持措施、改进化肥施用方式、合理减少施肥量可以有效减少流域非点源污染负荷。     

基于SWAT模型的诺敏河流域径流对土地利用/覆被变化的响应模拟研究

土地利用/覆被变化直接反映了人类活动的影响程度,对于流域水文循环过程影响显著。本文以诺敏河流域为研究区,基于1976和2000年两期土地利用数据,结合SWAT模型定量评价了径流对土地利用/覆被变化的响应。研究结果表明:SWAT模型可以较好地模拟诺敏河流域的月径流变化过程,在研究区具有一定的适用性;相对于1976年的土地利用条件,2000年土地利用变化主要表现为林地和草地面积减小,耕地面积增加。1976-2000年间诺敏河流域土地利用变化导致年均地表径流增加了17.78%,且空间差异显著,尤其是下游的莫力达瓦达斡尔族自治旗和阿荣旗等地地表径流增加趋势更为明显,增加幅度超过20 mm。模拟研究对于诺敏河流域合理规划土地利用格局具有重要意义。     

Evaluating the SWAT Model for Hydrological Modeling in the Xixian Watershed and a Comparison with the XAJ Model

Already declining water availability in Huaihe River, the 6th largest river in China, is further stressed by climate change and intense human activities. There is a pressing need for a watershed model to better understand the interaction between land use activities and hydrologic processes and to support sustainable water use planning. In this study, we evaluated the performance of SWAT for hydrologic modeling in the Xixian River Basin, located at the headwaters of the Huaihe River, and compared its performance with the Xinanjiang (XAJ) model that has been widely used in China. Due to the lack of publicly available data, emphasis has been put on geospatial data collection and processing, especially on developing land use-land cover maps for the study area based on ground-truth information sampling. Ten-year daily runoff data (1987?C1996) from four stream stations were used to calibrate SWAT and XAJ. Daily runoff data from the same four stations were applied to validate model performance from 1997 to 2005. The results show that both SWAT and XAJ perform well in the Xixian River Basin, with percentage of bias (PBIAS) less than 15%, Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) larger than 0.69 and coefficient of determination (R²) larger than 0.72 for both calibration and validation periods at the four stream stations. Both SWAT and XAJ can reasonably simulate surface runoff and baseflow contributions. Comparison between SWAT and XAJ shows that model performances are comparable for hydrologic modeling. For the purposes of flood forecasting and runoff simulation, XAJ requires minimum input data preparation and is preferred to SWAT. The complex, processes-based SWAT can simultaneously simulate water quantity and quality and evaluate the effects of land use change and human activities, which makes it preferable for sustainable water resource management in the Xixian watershed where agricultural activities are intensive.     

泾河长系列水沙变化规律与归因研究

近些年泾河径流量及来沙量大幅减少,在一定程度上影响到流域的水资源开发利用,为了厘清水沙减少程度及变化特征,探寻其变化背后的驱动因素,采用联合滑动t检验、距平累积曲线法和Copula等方法,从不同层面对泾河长系列水沙规律进行了研究。同时,建立分布式水文模型,分情景对泾河流域径流泥沙对气候和土地利用变化的响应进行了模拟。结果表明:气候变化对径流和泥沙减少的贡献率约为21. 20%和6. 08%;土地利用变化对径流泥沙减少的贡献率约为4. 04%和11. 08%;泾河流域径流泥沙变化除受气候变化影响外,还与土地利用(覆被)类型、面积比重等有关。研究结论表明:人为拦蓄和引水是河川径流减少的主要原因,而泥沙减少的主因除了退耕还林还草之外,通过淤地坝等水保措施直接拦沙也起到了重要作用。     

北江飞来峡库区典型流域非点源污染特征分析及模拟

为分析飞来峡库区典型流域非点源污染状况,开展社岗流域场次降雨径流水量水质监测试验,采用平均浓度法估算非点源污染负荷量,分析各场次降雨径流污染物特征并计算非点源污染贡献率,应用SWAT模型进行径流及非点源污染模拟。结果表明,径流量对SS、BOD_5等浓度和负荷量均有较强的主导作用,TN、NH_3-N等初期冲刷效应较为明显,污染物负荷量与径流量的相关性好于污染物浓度与径流量的相关性,各污染物的非点源污染贡献率均达到80%以上。SWAT模型径流模拟的率定期和验证期效率系数分别为0.85和0.73,表明所构建的SWAT模型精度良好。在污染物率定期,雨强较大的典型日污染物模拟效果最佳,污染物相对误差基本在10%以内,而在雨强较小时,TN、TP等均出现较大程度的低估现象;在污染物验证期,由于该时期正处于春耕施肥期,TN、TP模拟结果相对误差较大,且均为低估。总体而言,SWAT模型模拟精度良好,基本能反映该流域非点源污染状况,可为飞来峡库区流域的非点源污染模拟与控制提供参考。     

Digital Yellow River Model

Soil erosion is one of the key concerns in land use management for the Loess Plateau of the Yellow River, where serious soil loss is the root cause of environmental and ecological degradation of the basin. In this paper, a physically-based, distributed-parameter, and continuous erosion prediction model at the river basin scale was developed with the aim of assisting in developing better land use management strategies. The framework, the major supporting techniques, and the typical erosion processes are described. The physical processes of sediment yield and transport in the Loess Plateau are divided into three sub-processes, including the runoff and sediment yield on hillslopes, gravitational erosion in gullies, and hyperconcentrated flow routing in channels. For each sub-process, a physically-based simulation model was developed and embedded into the whole model system. The model system was applied to simulate the runoff and sediment yield in several typical years in the coarse sediment source area of the Loess Plateau, and the simulated results were in reasonably good agreement with the measured values.     

基于二元水循环的水量-水质-水效联合调控模型开发与应用

为将我国最严格水资源管理制度的实践与二元水循环理论相结合，提高“三条红线”控制指标的科学性与合理性，本文以SWAT模型为基础，通过改进子流域划分方法、添加经济社会模块和人工用水模块，对其人工侧支循环模拟进行了系统的完善，开发了基于SWAT的水量-水质-水效联合调控模型SWAT_WAQER。以广西南流江流域为例，从国民经济用水量、河道径流与水质等方面对模型进行校验，并在此基础上划分了2030年“三条红线”控制指标。结果表明：该模型性能良好，能够用于不同节水情景下的国民经济用水量、污染物排放量、水功能区水质达标结果分析，可以作为科学制定“三条红线”控制指标的有力支撑工具。     

基于SWAT模型的南沙河流域日流量过程研究

由于南沙河流域缺乏长系列实测径流资料,采用SWAT模型(Soil and Water AssessmentTool,土壤和水评价工具)分析北京南沙河流域干支流共16个断面不同水平年(P=50%、P=75%和P=95%)天然情况下的日流量过程。根据流域的DEM图(Digital Elevation Model,数字高程模型)、土地利用规划及土壤类型等大量流域基本资料建模,模型参数经实测流量过程率定后确定。运行模型可得到南沙河的日流量过程并经合理性分析,认为日流量过程基本符合天然来水情况。可供南沙河流域水质还清规划使用。