基于SWAT模型的区域农业干旱模拟研究

近年来,干旱在我国呈现出广发和频发态势,已经成为我国主要的自然灾害之一,尤其是农业干旱,其成灾机理最复杂、涉及范围最广、灾害影响最严重。以贾鲁河流域为典型研究区域,利用水文气象、社会经济、土地利用、DEM等数据,构建了基于SWAT的区域农业干旱模拟模型,选取土壤相对湿度作为农业干旱指标进行模型的适用性评价,并系统分析贾鲁河流域的农业干旱特征。结果显示:(1)所建模型对贾鲁河流域农业干旱的模拟效果良好,农业干旱模拟结果与历史记录基本吻合,且空间分布基本一致;(2)贾鲁河流域轻度干旱主要发生于初春、春末及夏初;中度干旱主要发生于初春及春末;重度干旱主要发生于春夏之交及夏秋之交;特大干旱主要发生于春季及春夏之交;(3)贾鲁河流域农业干旱整体呈现9 a的周期性特征,季节性特征明显;(4)春旱、春末夏初旱是贾鲁河流域农业干旱的主要类型,流域上游地区及下游地区发生春末夏初旱的频率最高,中游地区发生初春旱的频率最高。     

华北平原灌溉量对冬小麦产量、蒸发蒸腾量、水分利用效率的影响

利用实验数据对DSSAT模型进行了充分的校正及验证,模型达到了较高的精度,在此基础上设计了冬小麦不同的灌溉情景模式,利用DSSAT模型模拟了在不同灌溉量情况下冬小麦的生长情况.结合研究区降雨资料明确了不同的灌水量(降雨量P+灌溉量I)与其产量(GY)、蒸发蒸腾量(ET)以及水分利用效率(WUE)的关系,认为适度的水分胁迫并不显著影响GY,但可以降低冬小麦的ET,从而减少小麦的耗水量,提高WUE.当灌水量(P+I)在408 mm时,ET达到437 mm为最优值,此时的WUE最高,GY也维持在较高的水平.灌水量包括降雨P以及补充灌溉量I,必须结合气象部门的预报,最大限度利用降雨,才能确定合理的补充灌水量.     

作物生长条件下蒸发与蒸腾的模拟及土壤水份动态预报

以由能量平衡原理及边界层水汽扩散理论而导出的Ｐｅｎｍａｎ－Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式为基础，确立了棵间潜在蒸发及潜在植株蒸腾的计算模式建立了以作物根量分布为基础的根系吸水模型。结合实测资料，导出了棵间实际蒸发的经验模型，应用上述经验与半经验模型，结合非饱和土壤水份运移方程，对田间土壤水份动态进行了模拟与预测，其结果与实测结果拟合较好。     

基于地理信息技术和SWAT模型的城市水资源评价方法研究

本文提出一种基于无人机遥感技术以及SWAT模型的地理信息技术与水文模型结合的水资源量调查方法.该方法通过外业调查获取精确地表水分布,结合三调下垫面数据采用水文模型计算考虑地下水和重复水量的水资源总量.将该方法应用于河网水系复杂的平原城市区域,以邳州市为实例对象,验证调查成果的合理性和精度,并基于调查成果研究邳州市水资源特性.结果表明,该方法相较传统方法考虑因素更加全面,不确定性更小,可为平原城市水资源调查提供参考.     

基于SWAT模型的沙澧河流域径流模拟

基于SWAT构建沙澧河流域分布式水文模型,通过LA-OAT法进行参数敏感性分析,借助数字滤波技术分割基流;以1997—2002年实测流量对各径流成分进行参数率定和验证;初步分析了35种气候变化情景对径流的影响.研究结果表明率定期和验证期总径流模拟相对误差、相关系数和Nash系数分别为-4.3%、0.82、0.73和19%、0.94、0.87.多情景分析表明,降水增加和温度降低将有利于径流增加,其中,最有利的情景为降雨增加15%,温度降低2℃,径流将增加25%.研究成果将为该流域未来水资源规划与管理提供参考.     

基于SWAT分布式水文模型的河道内生态基流

河道内生态基流是保证河流健康和基本功能不退化的最小流量,但是,现有的一些研究方法很少从流域内水循环的角度考虑.为此,以赣江袁河流域为例,运用SWAT分布式水文模型,根据逐日降雨量等资料进行了情景设计,模拟得到了10％～50％多年平均降雨量下的河流径流、基流等数据,根据生态基流的概念和内涵,重点分析了袁河中上游特定生态功能保护区的生态基流.计算得到芦溪和茅洲2个保护断面的生态基流分别为1.25和17.0 m3/s,占多年平均流量的11.1％和17.4％,并将该结果与其它方法计算得到的生态基流进行了对比分析,结果表明,通过情景设计,使用SWAT模型模拟数据计算得到的河道内生态基流与其它方法计算得到的结果基本一致,说明了使用SWAT模型研究生态基流的可行性.     

作物生长条件下蒸发与蒸腾的模拟及土壤水份动态预报

以由能量平衡原理及边界层水汽扩散理论而导出的Ｐｅｎｍａｎ－Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式为基础，确立了棵间潜在蒸发及潜在植株蒸腾的计算模式．建立了以作物根量分布为基础的根系吸水模型．结合实测资料，导出了棵间实际蒸发的经验模式．应用上述经验与半经验模型，结合非饱和土壤水份运移方程，对田间土壤水份动态进行了模拟与预测，其结果与实测结果拟合较好．     

地膜覆盖对土壤水热状况的影响及作物蒸腾量变化的研究

根据Philip、DeVries和Milly提出的土壤水热流动理论 ,建立了地膜覆盖冬小麦农田的土壤水热迁移的数值模型 ,上边界条件根据地膜的光学特性和气象参数确定 .模拟结果与实测结果符合较好 .在此基础上 ,通过逐步回归分析 ,对地膜覆盖情况下作物蒸腾量的变化原因进行了分析 .     

地膜覆盖对土壤水热状况的影响及作物蒸腾量变化的研究

根据Ｐｈｉｌｉｐ、Ｄｅ Ｖｒｉｅｓ和Ｍｉｌｌｙ提出的土壤水热流动理论，建立了地膜覆盖冬小麦农田的土壤水热迁移的数值模型，上边界条件根据地膜的光学特性和气象参数确定。模拟结果与实测结果符合较好。在此基础上，通过逐步回归分析，对地膜覆盖情况下作物蒸腾量的变化原因进行了分析。     

SWAT模型中集水面积阈值对径流模拟的影响

选择滁河汊河集水文站上游流域为研究区,应用适度指数法获取最优集水面积阈值,并在此基础上设定阈值序列。应用SWAT分布式水文模型,进行不同集水面积阈值条件下的流域径流模拟,进一步分析集水面积阈值对流域径流模拟结果的影响。研究结果表明：适度指数法能够满足径流模拟中集水面积阈值的确定;径流量对集水面积阈值的变化不敏感,最大相对偏差不超过6％,但仍存在适用范围的上下限。     

基于DEM的分布式流域水文物理模型

在全面综述分析国内外文献的基础上 ,提出和建立了一个基于DEM的分布式流域水文物理模型 ,并用来模拟小流域的降雨径流时空变化过程 ,得到了较好的模拟结果 .论文分为模型结构和应用检验两部分 .本文论述模型结构和数值解法 ,详细分析植物截留 ,蒸散发 ,融雪 ,下渗 ,地表地下径流方向和洪水演进等水文物理过程     

基于栅格式SCS模型的分布式水文模型研究

利用基于栅格分布的土地利用类型和土壤类型,通过将SCS模型改进为栅格式的SCS模型,并结合栅格式Clark单位线汇流方法,构建了一个具有松散耦合型分布式水文模型.该模型结构简单,模型参数较少,所需流域特性资料容易获取,对流域具有较强的适应性,并可以获得流域栅格分布式的产流结果.本研究将该模型应用到欧阳海流域上,构建洪水预报模型进行场次洪水过程模拟,并与新安江模型模拟结果进行对比.模拟结果表明,所构建的松散结构分布式水文模型具有较高的模拟精度,能够应用到实际的洪水预报中.     

低定额灌溉条件下农田土壤水蒸散模型的研究

在低定额灌溉条件下 ,农田土壤水分常处在水分胁迫条件下 ,对水分胁迫下农田土壤水分蒸散模型进行了研究 ,在水分胁迫下实际蒸散量 (ET)与潜在蒸散量 (ETm)之间关系为 :ET =KW·ETm·KW,与根层土壤有效水含量具有直线相关性 .模型中考虑根系分布的影响 ,能明显提高模型精度 ,为低定额灌溉确定农田实际耗水量提供科学依据 ,并提高农田土壤水分利用率     

SWAT模型参数移植法缺资料地区非点源污染模拟研究

为了解决资料稀缺流域非点源污染研究中分布式物理模型无法直接应用的问题,基于SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型,采用参数移植法构建了无径流无泥沙资料的西充河流域（西充境内）非点源污染模拟方案。验证流域模拟结果良好（R2>0.8,NSE>0.5）表明SWAT模型径流泥沙参数可用于相似流域移植,研究区西阳寺断面TP（R2=0.52,NSE=0.69,Re=35%）水质模拟结果说明基于径流泥沙参数移植后的SWAT模型可用于进一步非点源污染模拟研究。     

典型灌溉模式下灌溉水利用效率尺度变化模拟

为探讨灌区水分利用效率的尺度特征以及适宜的灌溉模式,以湖北漳河灌区为背景,基于改进的分布式水文模型,模拟得到"间歇"灌溉和"薄浅湿晒"灌溉模式下不同尺度水平衡要素和作物产量分布.结果表明,2种灌溉模式下的灌溉水分生产率和毛入流水分生产率在小于一临界尺度时,都随尺度增大而增大,当大于此临界尺度后,则处于平缓甚至有下降趋势."薄浅湿晒"模式比"间歇"模式节约灌溉水量19%左右,而灌溉水分生产率提高约1 kg/m3.因此对于漳河灌区,"薄浅湿晒"是一种值得推广的节水灌溉模式.     

Study on the general model of hydrological frequency analysis

On the basis of exponential Gamma distribution, this paper presents a model consisting of 11 kinds of distribution curves for the first time. The model contains several frequency curves used commonly in China and other countries, for example, Pearson type-3 distribution, Kritsky and Menkel (USSR) distribution, Logarithmic normal distribution, and so on. Through dealing with parameters, the model may be applicable to the hydrological extreme values of different climate regions, and has very strong flexibility. In this paper, a real case study using flood datum of 240 different hydrological stations in China is submitted and the calculating results are satisfactory.