基于分布式水文模型SWAT 的缺资料地区水资源评价方法

气候变化和人类活动对流域水资源演变的影响程度不断加剧,对传统水资源评价技术方法提出了挑战。针对变化环境下缺资料地区传统水资源评价方法水量"还原"失真、水质水量评价分离、地下水和地表水评价分离等问题,本文采用了基于分布式水文模型SWAT的水资源评价方法,探讨了其评价原理、关键步骤和在缺资料地区的适用性等,并以西北内陆河玛纳斯河流域山区为例,比较了传统水资源评价方法和本文所用方法评价结果的差异。结果表明,本文所用方法在流域水资源评价精度、评价对象和水文要素的完整性、评价时段的灵活性上具有显著的优越性,证明利用具有物理机制的分布式水文模型有望实现水资源的动态、高效和快速评价,其评价原理可为水资源评价方法的改进提供一种新思路和技术支撑。     

SWAT模型在海河流域水资源管理中的应用

海河流域水资源过度开发利用,已造成严重的水环境危机,实现流域水资源可持续利用显得尤为重要。针对海河流域,利用SWAT模型构建流域、子流域、县域不同层次的水文模型,根据过去、现状水资源水环境的变化过程,预测未来各种情景下的水资源水环境变化趋势,为流域、区域的水资源管理提供科学依据。     

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。     

SWAT模型在县级区域水资源管理中的应用

利用数学模型来模拟水文、泥沙、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。根据涉县土壤、土地利用和水利工程等区域信息,结合降水量数据,构建了县级简化的SWAT模型,对水量水质进行模拟。该模型可根据水功能区对水质的要求,模拟最佳的管理方案。既能使水质达到水功能区的要求,又可以有效地减少投入,在涉县水资源管理中得到了应用。     

基于SWAT模型的水资源与水环境综合管理规划研究——以临漳县为例

分析SWAT模型在临漳县的水资源与水环境综合管理规划中的运用。通过对模型参数的率定,结合临漳县实际的种植情况和遥感监测的ET,进行了临漳县水量组合方案的制定与情景模拟,并由此提出临漳水资源与水环境综合管理的优选方案。     

基于SWAT模型的水资源与水环境综合管理规划研究——以临漳县为例

分析SWAT模型在临漳县的水资源与水环境综合管理规划中的运用.通过对模型参数的率定,结合临漳县实际的种植情况和遥感监测的ET,进行了临漳县水量组合方案的制定与情景模拟,并由此提出临漳水资源与水环境综合管理的优选方案.     

基于SWAT的沁河流域水资源生态足迹计算及承载程度分析

水资源生态足迹能够反映人类发展对自然界水资源的压力,明确流域水资源承载状况可为生态环境保护、经济社会发展和水资源科学管理提供决策依据,对推动流域生态文明建设和高质量发展具有重要意义。以沁河流域为例,借助水资源生态足迹模型,利用SWAT模型输出结果计算各子流域水资源生态足迹,并评估沁河流域水资源承载状况。结果表明：2010—2016年沁河流域水资源量多年平均值为6.17×10⁸ m³,主要受到降水量影响;各子流域水资源生态压力指数均大于1,说明沁河流域水资源处于不可承载状态,供需矛盾突出;2010—2016年水资源承载状况虽有所改善,但仍处于不可持续利用状态。研究结果可为沁河流域水资源科学管理提供参考依据,同时为其他流域尺度上的水资源生态足迹计算提供新思路。     

SWAT模型与MODFLOW模型的耦合计算及应用

为了准确模拟区域地下水动态变化,将地表水SWAT模型与地下水MODFLOW模型进行耦合计算。根据SWAT分布式模型的特点,以其水文响应单元(HRU)和MODFLOW模型的有限差分网格(cell)作为基本交换单元,将SWAT模型计算的地下水补给量和潜水蒸发量引入MODFLOW模型的地下水补给(RCH)模块和潜水蒸发(EVT)模块中,并将其应用于徐州市张集地区的地下水模拟计算。结果表明,SWAT模型与MODFLOW模型的耦合计算能准确模拟和预测该地区的地下水水情及其地表水和地下水之间的相互作用。     

基于水循环的分布式水资源调配模型开发与应用

自以水循环为基础的水资源动态配置模式提出以来,一批基于耦合分布式水文模型的水资源配置模型被先后提出,但其采用的耦合方法往往忽视了经济社会用水过程与天然水文过程之间的动态反馈作用。本文通过改进SWAT模型,并嵌合水资源配置模块,开发了基于水循环的分布式水资源调配模型（Water resources allocation and regulation model based on the SWAT,SWAT-WARM）,从模型结构、耦合方法、配置规则等方面系统描述了模型的双向耦合原理。以唐河流域为例开展模型的构建与应用研究,采用包含河道流量过程、特征频率径流总量、国民经济用水量和水资源开发利用量的多指标校验方法验证模型的性能,在此基础上,分析了不同时空尺度的水资源配置结果以及全流域年度水循环转化情况。分析结果表明,该模型通过分布式水文模拟和水资源配置模拟的动态结合,能够描述“自然-社会”水资源复杂系统的实时互馈过程,可为流域水资源精细化管理提供技术支撑。     

基于分项调查法和SWAT模型的水资源评价方法

现状下垫面条件下长系列天然径流资料是水资源评价的基础,但下垫面变化以及人类活动常常改变了水文循环过程,给水资源评价带来系统性偏差与较大的不确定性。以浠水流域为实例,提出将分项调查法和SWAT模型相结合的水资源评价方法,即根据水文站与水库位置关系建立不同水量平衡方程进行径流还原,利用与现状下垫面条件相近年份的还原后的径流数据进行参数率定与验证,并将构建的模型应用于长系列天然径流过程模拟计算。结果表明：仅采用分项调查法还原后的水文站降水-径流关系的一致性存在明显偏差;而通过构建基于现状下垫面条件下的SWAT模型,各水文站径流模拟值的降水-径流相关性优于还原值,且不同时期降水-径流关系一致性得到显著改善,表明该方法能够有效修正下垫面变化对径流的影响,有助于进一步开展水资源规划、水旱灾害风险评估等工作。     

基于SWAT模型的中尺度流域径流变化过程模拟

采用黄土丘陵沟壑区耤河流域1962—2008年逐日水文气象数据,基于GIS空间分析功能建立空间和属性数据库,利用SWAT模型对该流域过去47 a的径流变化过程进行了模拟与验证。结果表明:对于年、月尺度径流的校准与验证,模拟值和实测值变化趋势保持一致,但模拟值总体上均偏大;校准期年均流量模拟值的相对误差、与实测值的复相关系数、效率系数分别为15.3%、0.638、0.720,验证期分别为26.0%、0.569、0.511,可见验证期的模拟效果不如校准期的;月均流量也有类似的模拟效果,但不如年均流量模拟效果好。     

基于SWAT模型的修河上中游流域径流与气候变化响应研究

深入系统地开展分布式流域水文模拟和模型参数敏感性分析及气候变化对径流的响应研究,对修河流域水旱灾害及水资源的调控分配等方面均具重要的现实意义和科学价值。以修河上中游流域为例,构建本地化SWAT模型,基于55种气候情景模式(温度升高或降低0～2℃,降水增加0～60%或减少0～40%),定量辨析流域径流量对气候变化的响应。研究结果表明:模型率定期的相关系数R²为0.87,纳什系数E_NS为0.86,验证期的相关系数R²为0.87,纳什系数E_NS为0.83,模型在研究区模拟效果较好;流域降水变化10%对其径流影响程度为8.9%～10.7%;气温变化1℃对其径流影响程度只有0.3%～1.3%;降水是径流变化的主要控制因素。通过分析气候情景网格,降水在-40%～+50%之间时,降水温度-径流基本呈线性相关,可用平面函数表达。降水极端情况时,温度与径流为非线性关系。     

SWAT模型在土地利用变化对水资源的影响研究

土地利用变化直接反应了人类活动,对水资源循环过程影响十分显著,以乌伦古河流域二台水文站上游集水区构建SWAT模型并模拟径流,利用1986年、2000年和2010年三期土地利用图设置三种土地利用情景,模拟研究区径流量,同时定性的分析土地利用变化对径流的影响,3种情景模拟结果表明:土地利用变化对径流的影响较大,主要原因在于流域土地利用开发导致下垫面产流特征的变化。     

基于改进SWAT模型的县级综合管理工具在项目县IWEMP中的应用

基于改进SWAT模型开发的县级水资源与水环境综合管理工具,已经在GEF海河项目县级水资源与水环境综合管理规划(IWEMP)子项目中得到了广泛应用.通过主要介绍综合管理工具在各项目县IWEM中的应用成果,说明了工具对不同规划方案(包括节水、治污措施)节水治污效果的情景预测功能,并在此基础上评估了工具开发应用所产生的经济、...     

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。     

基于SWAT模型的绿水管理生态补偿标准研究

绿水是降水渗透到非饱和土壤中用于植物生长的不可见的水,绿水与蓝水相对应,是陆地淡水系统的重要组成部分。长久以来,人类在水资源利用和管理方面都集中在可见的蓝水,而忽略了生产性绿水的管理与利用。本文以南水北调中线水源区堵河上游流域为研究区域,围绕水源区水源保护目标,将绿水管理与生态补偿相结合,构建了基于绿水管理的水源区生态补偿框架,通过SWAT模型对管理措施进行效果模拟,以此确定绿水管理的生态补偿标准。研究结果表明,梯田、石线、等高耕作和地表覆盖4种绿水管理措施在水源涵养、水土保持和水质保护方面均产生了良好效益,并且效益成本比均大于1,适合在水源区进行应用和推广,绿水管理生态补偿标准为1784万元/a,平均为每年343.5元/hm2。绿水管理生态补偿机制具有长效性、稳定性和能够提高农民保护水源积极性等优势,可为水源区生态补偿提供借鉴。     

基于SWAT 模型的汾河灌区非点源污染负荷评估

近年来,由于集约化种植、畜禽养殖及农村生活污水排放等,大部分灌区出现严重的农业非点源污染,了解灌区内非点源污染程度及其产输出特征,对于保证灌区的可持续发展显得越加重要。以山西汾河灌区为研究区域,利用灌区出口义棠水文站1997—2006年水量、2004—2006年总氮TN和总磷TP实测数据,基于SWAT模型构建了汾河灌区非点源污染分布式模型。探讨了灌区农业非点源污染负荷（主要是TN 和TP）的时间分布规律,识别了非点源污染关键区,并分析了各类污染源的贡献率。结果表明：灌区TN、TP 流失大多发生在汛期（7—9月）,二者在汛期的流失量分别占全年负荷量的58.5%和76.0%;灌区自上而下,氮、磷污染有逐渐加重的趋势,灌区硝态氮浓度均小于10mg/L,可溶性磷关键区（可溶性磷浓度大于50μg/L）主要分布在汾河太原段、汾西和三坝灌区; 土壤固有养分流失、种植施肥、农村生活和畜禽养殖污水排放产生的TN 负荷分别占灌区总量的47.1%、24.3%、13.0%和15.6%,产生的TP负荷分别占58.7%,12.1%、7.6%和21.6%。     

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。     

基于SWAT模型的密云水库来水量模拟

利用SWAT水文模型,在综合考虑流域地形、植被、土壤和土地利用等因素的基础上,对密云水库1980-2006年的来水量进行模拟,预测未来气候条件下来水量的变化趋势.结果表明,利用SWAT模型潮河流域径流模拟效果要比白河流域好,这与白河流域受水库调节等因素有关.从预测效果看,自1980-2030年总体上密云水库径流量呈递减趋势,但在未来20 a间,密云水库来水量总体略有增加.