改进的SWAT模型在强人类活动地区的应用

针对中国人类活动强烈的流域水循环特点,在二元水循环理论的指导下,以SWAT分布式水文模型为基础,进行了灌溉和人工耗、用水模块的开发和改进,构建了适用于此类区域的二元水循环模型。利用改进后的模型对天津市的水循环过程进行了模拟。结果表明,改进后的模型模拟的NASH效率系数从0.62提高到0.89,相关系数从0.79提高到0.91,比改进前有明显的提高。模型的构建和改进,对分布式水文模型在高强度人类活动影响流域的水资源、水环境研究和管理将起到积极的作用。     

分布式水文模型在人类活动剧烈地区的应用

以SWAT模型为基础对鞍山市南沙河流域进行了水文模拟。研究表明,研究方法对解决水文资料的一致性问题及改善模型在人类活动影响剧烈地区的应用具有较好的效果,但模型构建基于单一的土地利用图,不能有效表征下垫面变化对流域水文特性的影响,可能为模型在下垫面变化快速地区的应用带来一定的问题。     

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模型对气候变化与人类活动影响下径流变化的量化分析

近年来在气候变化和人类活动共同影响下,海河流域径流出现了较为严重的减少趋势。为厘清气候变化和人类活动对不同类型流域径流变化的影响,分别以海河流域中受人类活动影响较为显著的漳河上游流域和受人类活动不显著的滦河上游流域作为研究对象,基于近60年的实测径流资料,验证了SWAT模型在海河典型流域的适用性;构建了基于SWAT模型的径流变化归因分析模型,分析了两种不同类型流域径流变化特点和两种影响因素的各自贡献率,进而系统分析并对比了不同驱动因素下两流域径流变化的差异特征。结果表明:近60年来两流域的径流均呈现下降的趋势,漳河上游以人类活动为主导因素,其贡献率为65%;滦河上游则以气候变化为主导因素,其贡献率为89%。相较于滦河上游流域,受人类活动影响显著的漳河上游流域流量值分布更为离散、下降更为明显,且对平水年和枯水年的影响更为显著。     

基于SWAT模型的气候变化和人类活动对伊洛河径流影响分析

应用SWAT模型,以黄河流域伊洛河为研究对象,通过设置6种HRUs(Hydrological Response Units)划分方案,分析了HRUs数量对SWAT模型参数和模拟性能的影响,并进一步用于伊洛河年径流变化的归因分析。结果表明:SCS径流曲线值(CN2)、土壤有效含水率(SOL_AWC)、深层土壤水渗透系数(RCHRG_DP)和河岸基流α因子(ALPHA_BNK)是伊洛河SWAT径流模拟敏感性高的几个参数。HRUs数量对SWAT模型参数和径流模拟精度影响较小。相对1971—1985年,1986—2015年气候变化和人类活动共同导致了伊洛河流域径流的减少。其中,1986—1995年、1996—2005年、2006—2015年3个时期气候变化对径流变化相对贡献率分别为68.7%、22.5%、83.1%,LUCC外的其他形式的人类活动对径流变化相对贡献率分别为30.9%、76.7%和16.9%,而LUCC的相对贡献不足1%。人类活动能够有效地缓解气候变化对径流的影响,使河道观测径流保持在相对稳定的变化范围。     

CMADS驱动SWAT模型在水循环模拟中的应用——以洱海流域为例

基于大气数据驱动水文模型的输出结果开展水循环模拟研究是大气和水文学界的研究热点。利用中国大气同化驱动数据集CMADS驱动SWAT模型,模拟2009～2016年期间洱海流域关键水循环要素的时空分布特征。结果表明:①CMADS数据集可很好地驱动SWAT模型,在洱海流域适用性较好,可用于水循环模拟研究。②从时间上看,洱海流域年降水量、实际蒸散和年产水量均呈现出先减少后增加的趋势,分别以4.6,29.3,15.0 mm/a的速率递增,多年平均降水量、多年平均实际蒸散发和多年平均产水量分别为792.8,565.5,286.1 mm。从空间上看,洱海西部降水最丰沛,东部地区次之,北部地区最低;实际蒸散发空间差异性相对较小,高值区主要分布于洱海湖区周围;产水量空间分布差异性较大,洱海西部产水量最大,其次为洱海北部和东部山区。③湿润度呈现出增加的趋势,而产水系数表现出减少的趋势,多年平均湿润度和产水系数分别为0.61和0.43;实际蒸散发与降水变化趋势一致,但与潜在蒸散发变化趋势相反,表明水分条件是限制洱海流域潜热的主要因子。     

改进的SWAT模型在平原灌区的应用

针对平原型灌区人工-自然复合的水文循环特点,基于SWAT模型构建了山前平原灌区分布式水文模型。考虑平原灌区灌溉渠道、排水沟和河道等人工干扰,在沟渠河网的提取方法、子流域与水文响应单元的划分以及作物耗水量计算模块等方面对SWAT模型进行了改进。以汾河灌区为例,利用灌区1996-2001年的水文、气象及用水资料对水量平衡进行了模拟分析;以模拟效率系数、相对误差和线性相关系数3个指标为标准,对模型的敏感参数进行了率定, 并对2002-2006年的径流量进行验证模拟。研究结果表明,两处监测点的模拟结果基本满足模型     

基于二元水循环的灌区分布式水文模型的应用研究

针对中国北方灌区的水文特点,在二元水循环理论的指导下,对自然流域水文模型SWAT进行了改进,构建了灌区分布式水文模型,改进了SWAT模型的灌溉水运动模块、稻田水分循环模块、稻田水量平衡各要素和产量模拟的计算方法,增加了渠系渗漏模拟模块等.以河南省人民胜利渠灌区为例,利用改进的SWAT模型对该灌区的水循环过程进行了模拟.为验证模型的有效性,选用Nash-Suttclife效率系数(纳西效率系数)E、线性回归系数R2来评估模型在校准和验证过程中的模拟效果.结果表明:该模型适合灌区水分循环的模拟.模型的构建和改进,对分布式水文模型在高强度人类活动影响区域的水资源、水环境研究和管理起到积极的作用,为灌溉水文学提供了新的研究方法.     

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。     

SWAT模型在三川河流域的应用

利用黄河中游干旱半干旱区三川河流域20世纪80年代的降雨径流资料.构建了三川河流域的分布式水文模型SWAT(Soil and Water Assessment T001),并对三川河流域的月平均流量过程进行了模拟,分析了月径流量的变化特征.模拟结果表明,月平均流量较实测的结果偏大,模型率定期和验证期的Nash-Sutticliffe效率系数分别为0.711和0.725.虽然Nash-Sutticliffe效率系数基本符合精度要求,但是模型中一些参数已经达到模型设置的临界值,进一步分析得出,由于流域上雨量站的数据不够,以及中国与美国土壤、土地利用数据库编码的差异.使得模型模拟结果受到影响,并且三川河流域自70年代以来水土保持措施蓄水效益较为显著,在一定程度上使得径流量减少.使得模拟结果偏大.     

SWAT模型在丘陵地区的非点源污染模拟研究

采用SWAT模型对苏南丘陵研究区进行非点源负荷模拟,对模型进行了率定、验证,在此基础上分析非点源污染与降雨径流的时间特性;比较不同土地利用情景下非点源污染负荷的变化;研究施肥对非点源污染负荷的影响;探讨不同管理措施对非点源污染的影响;为该区域非点源污染控制和综合治理提供科学依据。     

SWAT模型在流域LUCC水文效应研究中的应用

土地利用/覆被变化（LUCC）的水文效应是GLP研究的热点。分布式水文模型SWAT是目前被广泛应用于LUCC水文效应研究的水文模型之一。论文首先概述了SWAT模型的发展历程和最新版本SWAT 2005的功能,其次就模型在不同土地覆被条件下水文效应应用中的几个方面进行了总结和分析：流域径流模拟,区域水量平衡分析和非点源污染的模拟及其对BMP评价研究的贡献。最后,归纳探讨模型应用中存在的一些问题,通过合理的情境设计以及关键参数的实测等方法,可以实现模型在流域LUCC水文效应研究中的高效应用。     

SWAT模型在白莲河流域径流模拟中的应用研究

结合GIS与RS技术的分布式水文模型已成为当今水文界研究的重点。从气象与水文水资源学科交叉的角度对SWAT分布式水文模型进行研究,并将其应用于白莲河流域,以此探讨该模型在中小流域的适用性。模拟结果表明,SWAT模型能够较好地模拟白莲河流域日径流过程,具有一定适用性。     

基于SWAT模型的巴勒更河流域降雨-径流关系

研究流域的降雨-径流关系可为水资源管理与水土保持等工作提供依据.根据实测降雨资料和历史实测径流数据构建SWAT模型并用于还原径流序列,采用Kendall秩次检验、滑动平均、M-K突变检验、小波分析、累积距平法以及径流系数,分析巴勒更河流域1970—2015年的降雨-径流关系年际变化特征、变化趋势,并运用累积斜率变化率比...     

基于SWAT模型的白洋淀流域总氮负荷模拟研究

在白洋淀水质现状评价的基础上,以营养元素总氮为指示因子,用SWAT模型分析白洋淀流域污染负荷影响因素,模拟各类污染源的贡献值及分布。结果表明,相对于环境背景值,添加面源或点源排放后,总氮负荷分别增加了64%和116%。白洋淀流域总氮多年平均面源负荷贡献率为33.8%,点源负荷贡献率为66.2%,且汛期总氮负荷量远高于非汛期。     

基于分布式水文模型SWAT的临沂流域水量时空分布特征研究

为了分析上下游区域水量分布特征,以临沂流域为研究区,结合流域水量平衡分析理论,构建了临沂流域分布式水文模型SWAT,进行了临沂流域产水模拟.在此基础上,给出临沂流域上下游区域水量时空分布图,并结合临沂上下游流域经济发展及用水情况,分析了临沂流域上下游区域的水资源分布及供需状况.研究结果表明:对于半干旱区中尺度流域采用多站点多时段多要素的率定方法,能够提高SWAT模型的模拟效率;临沂流域上下游水资源均较丰富,能够满足工农业生产和人们生活需要;临沂流域水量在时空分布上极不均匀,容易发生旱涝灾害,应加强水利设施建设.     

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模型的长江源区巴塘河流域径流模拟

为了分析长江源区巴塘河流域气候变化与径流的水文响应关系,根据研究区的DEM(digital elevation model)、气象数据、土壤类型和土地利用数据,建立了SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型,并选用SUFI-2(Sequential Uncertainty Fitting)算法进行SWAT模型参数的矫正及验证。模拟结果表明:矫正期与验证期的模拟径流量与实测流量的峰值出现月份基本一致,均在巴塘河流域的6—9月份,最小值出现月份均在巴塘河流域的1,2月份,地下水延滞参数为影响模拟结果的首要因子。矫正期与验证期的模拟径流量与实测径流量之间的确定性系数及效率系数都高于0.8,该模型对巴塘流域的模拟效果良好,但受冻土影响较大。通过径流模拟及影响因子分析,可为巴塘河流域的山洪泥石流灾害预测、风险分析与管理提供参考。     

基于SWAT模型的延河流域月径流量模拟分析

近年来SWAT模型在我国南方湿润半湿润流域以及众多大尺度流域取得了良好的应用效果,但在水文资料缺乏、气候相对干旱的流域应用不多。以黄土高原典型流域陕西省延河流域为例,结合国内外已有的研究和GIS技术,根据延河流域现有的数据成功构建了基于SWAT的水文模型,其中1980—1985年为模型的率定期,1986—1989年为模型的验证期。通过对模型的参数进行敏感性分析以及一系列率定,最终得到结果为率定期的Nash-Sutcliffe效率系数NS和相关系数R²分别是0.644和0.832;验证期的Nash-Sutcliffe效率系数NS和相关系数R²分别为0.63和0.872,均达到模型模拟的要求,表明SWAT模型基本上能够模拟延河流域月径流量水文过程,为SWAT模型在黄土高原典型流域的进一步应用提供了科学依据。