气候变化情景模式下大洋河水土流失响应研究

以大洋河沙里寨水文站以上集水区域作为研究流域,基于沙里寨水文站2000—2010年水文数据,运用分布式水文模型SWAT模型定量分析4种气候变化情景模式(大洋河水土流失影响假定气温℃,降水量变化)定量分析不同气候变化情景模式下大洋河水土流失的响应。研究结果表明:SWAT模型在大洋河流域水土流失具有较好的模拟精度,模拟的输沙量相对误差在20%以内,确定性系数达到0.55以上,模型可用来定量分析不同气候模式情景对流域水土流失的影响;在降水量不变情况下,气温升高3℃,流域水土流失减少6.65%,而气温降低3℃,水土流失增加8.86%;在气温不发生变化情况下,降水量减少15%,流域水土流失量减少15.51%;降水量增加15%,流域水土流失量增加17.73%。     

气候变化情景模式下大洋河径流响应研究

为定量分析气候变化情景模式下大洋河径流响应规律,利用分布式水文模型SWAT模型,基于大洋河沙里寨水文站2000-2010年水文数据以及沙里寨水文站以上集水区域各降雨站点2000-2010年降雨数据对SWAT模型进行率定和验证。基于率定后的SWAT模型,通过设定4种气候变化情景模式(假定气温℃,降水量变化),定量分析不同气候变化情景模式下大洋河径流响应规律。研究结果表明:SWAT模型在大洋河流域具有较好的适用性,模拟的径流深相对误差在10%以内,确定性系数达到0.85以上;在降水不变情况下,气温升高2℃,流域径流减少4.09%,而气温降低2℃,径流增加3.01%;在气温不变情况下,降水量减少10%,流域径流量减少5.23%;降雨量增加10%,流域径流量增加5.11%。     

基于河流健康保护的辽河上游流域生态土地利用模式研究

结合SWAT模型,以辽河上游为研究区域,通过设定5种土地利用情景模式,定量分析不同土地利用情景模式下流域生态水文响应。结果表明:将流域内大于25°的坡地变成林地或草地对于改善流域出口TP和泥沙含量效果最明显,生态脆弱区土地利用改变情景下流域出口TP和泥沙含量改善效果最差。城镇土地利用面积增加情景下河流水质模拟结果有所改善,主因是未将城镇面积增加导致的生活污水排放增加考虑在内,使得相应污染物负荷并未增加。研究成果对于辽河上游生态健康保护具有参考价值。     

不同气候变化情景模式对大凌河中游水土流失影响研究

为定量分析不同气候变化情景模式对大凌河中游水土流失的影响,以大凌河中游大城子站以上集水区域作为研究流域,基于大城子站2000—2010年水文数据,运用分布式水文模型SWAT模型,定量模拟分析4种气候变化情景模式对大凌河水土流失的影响。研究结果表明:SWAT模型在大凌河中游水土流失具有较好的模拟精度,模型在参数率定期和验证期,模拟的水土流失相对误差15%,确定性系数达到0.6以上,模型可用来定量评价不同气候变化情景模式对大凌河中游水土流失的影响;在4种气候变化情景模式下,在降水量不发生变化前提下,气温升高4℃和减低4℃,流域水土流失相应减少20%和增加20.87%,在气温不发生变化的前提下,降水量减少15%和增加15%,流域水土流失相应减少31.30%和增加33.91%。     

基于SCS降雨-径流模型的大凌河流域水量模拟研究

近期SCS降雨-径流模型由于可充分考虑下垫面对流域产流影响儿被广泛用于流域产流计算。为分析SCS降雨-径流模型在大凌河流域的适用性,以大凌河大城子水文站以上集水区域为研究区域,基于大城子水文站2001―2010年水文数据,模拟流域2001―2010年流量过程。此外,本文依托于SCS降雨径流摩西定量分析了不同土地利用情景模式对流域径流深的影响。研究结果表明:SCS降雨-径流模型在大凌河流域具有较好的适用性,模拟径流深相对误差小于10%,确定性系数达0.8以上;城镇用地面积增加10%,流域径流深增加约2.78%,林地增加10%,流域径流深减少约5.30%。     

土地利用变化对东江流域产流过程影响的定量评估

基于SWAT(soil and water assessment tool)模型,对东江流域的水文过程进行了模拟,并分别采用1990年、2000年、2009年土地利用数据驱动模型,定量评价东江流域1990—2009年土地利用变化对流域水文过程产生的影响。结果表明:(1)流域出口月径流模拟率定期确定性系数R2为0.89,Nash-Sutcliffe效率系数ENS为0.87;验证期R2为0.88,ENS为0.87,东江流域SWAT模型径流模拟精度较高;近年来流域林地、草地面积减少,园地、城镇用地、水域面积增加。(2)在此影响下,东江流域单位面积侧向流降低了9.66 mm、基流降低了4.86 mm,地表径流增加了8.26 mm、实际蒸发增加了6.40 mm、潜在蒸发增加了4.40 mm;径流总量共减少了6.38 mm。(3)地表径流、侧向流对土地利用变化的响应在雨季更为敏感,实际蒸发、潜在蒸发及径流总量对土地利用变化的响应在旱季更为敏感。     

桃林口水库流域氮磷污染负荷对土地利用的响应分析

非点源污染是目前水体污染防治的主要对象,土地利用方式与污染物流失量密切相关。以桃林口水库流域为研究对象,通过构建SWAT非点源污染模型对流域非点源污染负荷进行模拟,研究不同土地利用结构对子流域TN、TP流失率的影响,并定量分析了研究区在2014和2019年土地利用类型下TN、TP流失量的变化。结果表明：构建的SWAT非点源污染负荷模型适用于该流域的非点源污染模拟,在单一的土地利用类型中,污染物流失率排序为耕地>草地>住宅用地>林地,与相对应的单一土地利用类型相比,林地的组合能有效降低子流域的污染物流失率;不同土地利用类型的产污能力差异较大,林地的单位面积产污量最低,耕地最高,与2014年相比,2019年流域林地面积增加而耕地和草地面积减少,TN、TP负荷分别减少了34.43%、23.75%。研究结果可为桃林口水库流域的水环境管理提供科学依据。     

基于栅格新安江模型的淮河上游土壤侵蚀预测

将栅格新安江模型与改进通用土壤侵蚀方程进行耦合,建立基于栅格尺度的水沙模拟模型,以淮河上游息县水文站以上为研究区域,基于研究流域DEM数据、土地利用数据、土壤数据以及息县站2000年-2010年水文数据,模拟了淮河上游2000年-2010年输沙过程。并基于构建的水沙模型,结合流域2020年和2030年土地利用远景规划数据设定两种土地利用模式情景,定量分析了不同土地利用模式情景对流域土壤侵蚀的影响。研究结果表明:基于栅格新安江模型的水沙耦合模型在淮河上游具有较好的模拟精度,模拟的输沙量相对误差小于15%,确定性系数0.6以上,满足泥沙模拟精度要求;林地用地面积增加5%,流域土壤侵蚀量减少8.78%,城镇用地面积增加8%,流域土壤侵蚀量减少12.73%。研究成果可为淮河水土保持治理和规划提供参考。     

不同分布式水文模型在大洋河流域对比运用研究

为对比不同分布式水文模型在大洋河流域的径流模拟精度,基于大洋河沙里寨水文站2000—2010年水文数据,分别运用SWAT模型和VIC模型,模拟了大洋河沙里寨水文站以上流域2000—2010年径流。研究结果表明:SWAT模型比VIC模型更适合于大洋河流域的径流模拟,SWAT模型模拟的径流深相对误差均8%,确定性系数达到0.7以上,而VIC模型模拟径流深相对误差均10%,且确定性系数均0.6。     

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。     

两种水文模型在汤河流域水文模拟中的对比分析

本文分别引入分布式水文模型SWAT模型和VIC模型,以汤河流域为例,结合流域内二道河子水文站2000~2010年实测水文数据,对比分析不同分布式水文模型在汤河流域的适用性和模拟精度。基于分布式水文模型SWAT模型,通过设定2种气温变化情景模式,定量分析气温变化对流域径流影响。研究表明:SWAT模型模拟的径流深相对误差和确定性系数均好于分布式水文模型VIC模型,SWAT模型更适合于汤河流域水文模拟。研究成果对于汤河流域分布式水文模拟提供参考价值。     

渭河流域土地利用变化对径流的影响

近年来土地利用变化在人类活动影响下越趋明显,对其引起的水文循环变化的研究也受到越来越多的重视。为定量分析渭河流域咸阳站以上流域土地利用变化对径流的影响,根据1965—2015年径流长系列数据分析径流变化趋势及突变点。基于1986年、2000年和2015年3期土地利用数据,分析了土地利用面积及动态变化特征,结合SWAT模型,在1986年和2015年土地利用情景的基础上,定量分析了土地利用变化对径流的影响。结果表明:20世纪90年代初期流域径流发生突变;SWAT模型在渭河流域适用性良好;林地、草地和耕地为流域主要用地类型,耕地面积减小22%,主要转化为林地和草地,城镇用地增加显著;渭河流域土地利用变化对径流存在抑制作用,其影响小于10%。     

东洋河流域土地利用及气候变化对径流的影响

为分析东洋河流域土地利用与气候变化对径流的影响,选用SWAT分布式水文模型,通过情景分析法模拟变化环境下流域的径流响应。结果表明:①SWAT模型在东洋河径流模拟过程中具有较好的适用性且不确定性较小。②按现有土地利用和气候变化趋势,单一因子和共同作用对径流均有削减作用(即水文负效应),将会造成下游用水形势更加严峻,并影响整个洋河流域的生态环境。③未来气候变化情景中,径流量与降雨变化呈正相关关系,与气温变化呈负相关关系。④极端土地利用情景中,增加耕地和林地使年均径流量减少,增加草地使径流量增加。⑤影响未来流域年均径流的主要因素是气候变化,土地利用变化的影响相对较弱。土地利用的变化对调蓄径流有一定作用,可缓解气候变化带来的水文负效应,有助于流域水资源的科学管理。     

2005—2030年无定河流域土地利用变化对径流的影响

为探究无定河流域2005年以后不同土地利用变化方式对径流的影响，运用CA-Markov模型模拟2025年和2030年两期土地利用数据，并利用2005年、2015年、2020年及模拟的2025年和2030年土地利用数据构建了4种土地利用变化方式(C1、C2、C3、C4),构建无定河流域的SWAT模型，分析C1～C4对径流的影响。结果表明：(1)2005—2030年无定河流域草地、耕地和未利用地面积占90%以上，且小范围内相互转化；未利用地持续减少，主要转为耕地和草地；居民用地分布在河道两岸且扩张迅速。(2)率定后的SWAT模型在无定河流域模拟效果良好。(3)径流均有不同程度的增加，其中居民用地增加是径流增加的关键因素。(4)C1～C4对下半年径流的促进作用均大于上半年，C2对各月径流的促进作用最显著。(5)C1～C4均使径流年内分配不均匀，C1、C3使径流年内分配不均匀程度小于C2、C4。(6)C4未利用地虽然减少但是向东北部转移，引起径流总量增加，使上半年径流减少且年内分配不均，应引起关注。     

气候变化情景模式对流域水土流失影响的定量分析

本文以分布式水文模型SWAT模型为模拟平台,设定4种气候变化的情景模式,以汤河流域为研究区域,结合流域内二道河子水文站2000~2010年实测水土流失数据,对比分析气候变化改变前后流域各年份水土流失变化。研究结果表明:流域平均气温升高3℃,流域水土流失平均减少5.40%,而气温降低3℃,流域水土流失量平均将增加5.57%;降水量增加4%,流域水土流失变化率的均值为+9.16%,且影响程度高于气温变化造成的水土流失影响。研究成果为定量分析气候变化对流域水土流失的影响以及防治提供参考依据。     

潘家口水库流域土地利用变化的水文响应分析

以潘家口水库流域为研究区域,采用SWAT分布式水文模型定量评估土地利用变化对流域径流过程的影响。相对于1980年土地利用情景,2006年土地利用变化主要表现为耕地减少,林地和草地面积增大,而水域和城镇用地变化相对较小。利用3个水文站1986年1月至1999年12月的月径流实测数据进行模型的校准和验证。在不同土地利用情景下,对流域的天然径流过程进行模拟分析,模拟结果显示,与1980年土地利用情景相比,2006年土地利用情景下的多年平均径流减少11%;对于不同典型水文年份而言,土地利用变化对枯水年的影响最大,对丰水年和平水年的影响相当;土地利用变化对年径流的影响主要表现为汛期径流减少。潘家口水库流域水资源涵养能力有所增加。模拟研究土地利用变化对潘家口水库流域径流的影响对合理规划土地利用和流域水资源的综合管理具有现实意义。     

基于土地利用变化的永定河流域生境质量评估

为揭示永定河流域生境质量演变规律,以永定河(官厅至屈家店河段)流域为研究区,运用InVEST模型,探讨区域内1985～2015年土地利用及生境质量时空演变及其影响因素,并分析其景观格局特征。结果表明：研究区内主要土地利用类型为耕地和林地,土地利用类型变化主要表现为城镇用地和农村居民点面积的增加。研究区总体景观趋于破碎化,其中旱地为研究区域的优势景观。研究区总体生境质量指数呈下降趋势,下降率达6.7%,主要原因为城镇用地的扩张,但河流岸线范围内指数呈上升趋势,表明北京市对永定河的治理成效显著。生境质量指数与人口和GDP呈负相关,表明人口和GDP的增加会降低生境质量指数。今后应加强研究区内草地和林地的保护力度,控制城镇用地面积,提高研究区域生态系统服务功能稳定性。     

SCS降雨-径流模型在辽宁中部区域的应用研究

本文引入SCS降雨-径流模型,以辽宁中部区域大洋河流域为例,模拟大洋河2000~2010年径流过程,并结合实测径流数据对比分析SCS降雨-径流模型和传统集总式水文模型在大洋河流域的适用性及模拟精度。研究成果表明:相比于传统集总式水文模型,SCS降雨-径流模型模拟的径流深相对误差均值减少3.59%,确定性系数提高0.142,更适合于辽中地区水文模拟。研究成果可为辽中地区水文模拟提供参考价值。     

疏勒河流域水源供给服务时空变化研究

水源供给服务功能对于理解和调节生态系统服务功能至关重要。以疏勒河流域气候、土壤、DEM、水文、土地利用/覆盖变化和统计数据等为基础,运用RS和GIS技术,结合InVEST模型首先对疏勒河流域1980—2020年土地利用与覆被变化进行时空动态分析;其次对流域水源供给功能数量、时空分布特征进行定量评估研究;最后对产水区模拟结果进行模型校验。结果表明：疏勒河流域土地利用类型中未利用地、草地为主、建设用地、水域趋于大幅扩张,林地面积趋于缩减;疏勒河流域1980、2000、2020年流域总产水量分别为1.9458×10⁹、2.1660×10⁹、5.2109×10⁹m³,近40年产水量净增3.2651×10⁹m³,增加1.68倍;水源供给量在近40年内呈现先减少后增大的趋势,水源供给空间分布特点与产水量高值区均主要集中于流域中上游。研究对于定量评估疏勒河流域产水量和流域高质量发展具有重要实践意义。     

基于SWAT模型的清江流域宜都段不同土地利用模式下非点源污染分析

在GIS的基础上运用SWAT模型,研究清江流域宜都段土地利用模式与非点源污染负荷产生量两者的响应关系。以2种土地利用模式作为比较:2009年和2020年规划土地利用模式,定量分析在土地利用类型变化的情况下非点源污染负荷量的改变。结果表明:2020年土地利用模式下,耕地减少、林地增加、城镇扩张,总体上来说研究区域林地面积明显增加,年均径流量减少了5.35%,污染负荷中,硝态氮、铵态氮、有机氮、有机磷、总氮、总磷分别减少了20.16%、34.49%、21.83%、28.05%、23.77%、29.53%。在宜都市土地规划过程中,同样的气候、水文等条件下,经济发展、城镇扩张的同时,退耕还林政策的实施能极大地消减清江流域宜都段非点源污染负荷。