基于相似流域法的SWAT模型模拟黄河中游无资料地区径流

选用黄河中游两个小流域,基于相似流域法探求分布式水文模型SWAT在黄河中游小流域无资料地区径流模拟的适用性。通过距离、流域面积相近及属性相似的方法,用已知流域率定参数移植到无资料流域进行径流模拟。选取2009-2013年的日径流与月径流进行模型率定,以效率系数(NS)和决定系数(R2)为评价指标,率定出4个模型敏感系数,并用2014-2016年的日径流与月径流进行模型验证。结果显示:率定期月径流模拟的R2为0. 76,NS为0. 70;日径流模拟的R2为0. 70,NS为0. 64;验证期月径流模拟的R2为0. 82,NS为0. 74;日径流模拟的R2为0. 78,NS为0. 68。说明基于相似流域法的SWAT模型对于无资料的小流域月径流量模拟具有很好的适用性。     

泾河流域土地利用/覆被变化对径流情势的影响

通过建立泾河流域SWAT分布式水文模型,重点模拟分析了河流径流情势对土地利用/覆被变化的响应,对比了不同气候条件及人类活动综合影响下研究区水文过程的变化。结果表明:1996年以前土地利用/覆被变化是影响水文过程的主要人类活动影响源,径流量年际变化平稳,属有小幅增加的正偏;年内影响以枯水季节为主,年内分配更趋均匀,径流集中度降低,集中期略有滞后,且趋于平稳;土地利用/覆被变化导致流域蒸散发量、冠层和落叶层截留量减小,入渗量增加,河川基流量和地表径流量相应增大,并在时域上耦合形成了水文过程的新变化;1996年以后,气候条件驱动下泾河年径流量呈现明显的增大趋势,人类活动亦从以土地利用/覆被变化为主转变为以人类水事活动为主的综合影响模式,且人类水事活动超过气候变化和土地利用/覆被变化成为影响水文过程变化的主因。     

伊逊河流域土地不同利用方式的水文效应模拟

利用SWAT模型对伊逊河流域水文效应进行分布式模拟,分别模拟了1985年和2010年两期土地利用条件下、3种不同土地利用模式下流域的产流产沙过程。选取径流年内分配不均匀系数、涵养指数和泥沙年内分配不均匀系数,对不同土地利用模式下的水文效应进行对比分析。研究表明,生态保护型模式有利于减少泥沙流失、增加水土涵养能力;城市扩张型模式虽有助于减少产沙量,却使径流大大增加,不利于城市防洪安全;耕地保护型模式有利于水源涵养,却使输沙量增加。在城市发展过程中,应充分考虑水文效应与经济效益。     

土地利用变化对潘家口水库控制流域径流影响

以潘家口水库控制流域为研究对象,利用1970、1980、1995和2010年4期土地利用数据分析土地利用时空变化特征,并结合SWAT模型从水文响应单元的角度,分析土地利用变化对流域径流变化及其空间分布的影响。结果表明:土地利用类型变化主要表现为水域减少,林地增加及草地、耕地减少,以及建设用地的扩张;2010年土地利用情景下研究区域中滦河、伊逊河、武烈河与老牛河4个子流域多年平均径流量平均减少6.36%。耕地及草地向林地的转化导致产流量减少,蒸发量增加是径流量减少的主要原因。单纯土地利用变化对潘家口入库径流影响并不大,上游中小水库、塘坝等工程的修建,及工农业和城市用水量的增加等是影响径流变化的主要原因。     

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。     

基于时序特征的黄河三角洲土地覆盖动态及驱动力分析

综合不同土地利用类型的Landsat影像时序特征和面向对象分割方法,分析1985-2018年现代黄河三角洲土地覆盖时空特征,探讨土地覆盖变化的驱动机制。结果表明:1985-2018年间研究区天然湿地面积大幅减少,共减少9.9847×104 hm²,其中沼泽和草甸湿地面积减少尤为明显,而人工湿地面积则逐年增加,年平均增加率达54.66%,主要是盐田养殖场和水稻种植面积的增大;社会经济因素对研究区土地覆盖的影响程度高于水文因素;输沙量是影响研究区土地覆盖变化的主要水文因素,实测径流量的减少进一步导致天然湿地向旱地类型转化;人口和GDP变化对人工湿地面积增加的正相关作用比较显著,而天然湿地面积的减少则与该两个指标的负相关关系比较明显。     

黄河三角洲湿地蒸发蒸腾及其对土地利用/覆被变化的响应特征研究

以黄河三角洲为研究区,基于1986年6月5日和2009年6月4日的Landsat TM影像进行土地利用/覆被分类及变化特征研究,同时,基于SEBAL模型估算区域蒸发蒸腾量,进而分析湿地蒸发蒸腾的数量特征、空间格局特征及其对土地利用/覆被变化的响应特征。结果表明:23年间,58.74%的区域土地利用/覆盖类型发生了变化,未利用地大幅减少,水体和建设用地大幅增加,显著的土地垦殖与耕地荒废则同时存在;蒸发蒸腾强度大小按土地利用/覆被类型排序依次为水体>滩涂>苇地>林草地>耕地>建设用地>未利用地,研究区未利用土地变为水体和耕地是导致区域蒸发蒸腾整体提高的主导原因,而耕地流失则是导致区域蒸发蒸腾整体下降的主要原因,但23年间实际变化以前一种情形占优势,因而区域蒸发蒸腾总体呈现为增加趋势。研究结果对区域土地利用规划和水资源管理有重要的理论和实践指导意义。     

塔里木河流域绿色生态空间与景观格局变化研究

本文以1990—2018年4期遥感解译数据为基础,在RS与GIS的支持下,运用景观单一动态度、转移矩阵模型及景观格局指数等方法对塔里木河流域的绿色生态空间与景观格局变化进行研究。结果表明:全流域的绿色生态空间总体呈持续减小的趋势,尤其是2010年后绿色生态空间急剧萎缩,其中减少量最大的绿色空间为草地。在各景观类型中,以建设用地和耕地等人为利用为主的人工景观增多,而以草地等自然覆被为主的自然景观减少。1990—2018年间人类活动对全流域景观格局的干扰不断增强,且在1990—2000年间,人类干扰强度最为显著;各类景观的空间分布结构均趋于失稳状态,总体呈现出景观破碎程度不断加深、景观异质性不断增强和景观格局趋于复杂化的特点。     

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。     

基于SWAT分布式流域水文模型的下垫面变化和水利工程对径流影响分析

近年来随着人类活动的加剧,兴建了许多中、小型水利和水土保持工程,迅速改变着流域的自然面貌,因而改变了径流的原有规律。选取1960以前水利工程较少的时期作为人类活动不明显期来率定SWAT模型参数,对于1990以后人类活动稳定期的径流分别设置3个情景:应用原SWAT模型、应用只考虑下垫面变化的SWAT模型和应用考虑下垫面变化和水利工程影响的SWAT模型分别进行模拟。对于五道沟以上流域和流域内东丰、磐石、样子哨3个子流域模拟结果显示:考虑下垫面变化和水利工程影响后的径流模拟相关系数R2和纳什效率系数NSE分别从0.82、0.56提高到0.91、0.79,分别提高了11.0%和41.1%。其中模拟精度的提高量中91.3%是由于考虑水利工程作用所引起的,剩余部分是由考虑下垫面变化引起的。相比下垫面变化,水利工程运行对该流域径流变化占据主导作用。     

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。     

土地利用变化和气候变化对温榆河上游流域径流变化的影响

土地利用和气候是直接影响流域水文水资源的两个主要因素,其影响分离的研究对流域的土地利用规划和水资源管理具有重要意义。以温榆河上游流域为研究对象,在统计分析1980-2014年流域气象因子、土地利用变化趋势的基础上,通过SWAT模型模拟与情景设计相结合的方法,评估了气候变化和土地利用变化对温榆河上游径流变化的影响。结果表明,SWAT模型在温榆河上游流域模拟效果良好,率定期和验证期的决定系数R2分别为0.80、0.77,纳什系数Ens分别为0.79、0.74。流域降雨量和气温呈递增趋势,林地和耕地减少,城乡及工矿和居民用地增加,草地在1995年到2005年间增加,这些变化综合影响了流域的径流变化,使得径流先增加后减少。其中气候变化的贡献率为100.46%,土地利用变化的贡献率为2.09%,气候变化的影响远远大于土地利用变化的影响。因此,如何应对气候变化在温榆河上游流域水资源管理工作中值得重视。     

土地利用变化对牤牛河流域径流的影响

土地利用变化对流域水资源配置及其循环过程有显著的影响,了解土地利用与径流的关系是流域水文学研究的重要内容。以牤牛河流域为研究区,基于SWAT分布式水文模型,利用流域DEM、土地利用、土壤、气象等数据,结合GIS和RS技术,并采用极端土地利用分析方法,对流域土地利用变化的径流响应进行定量研究与分析。结果表明:流域内1998年与2009年土地均以耕地、林地、未使用地为主,约占总面积的90%;相同的气象条件下,两期土地利用情景下年、月均径流量变化趋势一致,2009年土地利用情景下的年、月径流量较1998年略小,年均径流量减少605.5万m3;7,8月份月径流模拟减少量明显;土地植被覆盖度增大径流量减小,反之则增大;在极端土地利用情景下,径流量将发生剧烈变化。因此,在不考虑研究期间内气候变化等因素的条件下,土地利用变化是影响流域径流变化的主要因素。     

明代杰出的治黄专家——潘季驯

简述了明代治河专家潘季驯主持治理黄河的背景、思想体系和实施方略及献身精神     

赣江流域气候和土地利用变化对蓝绿水的影响

采用标准化降水指数(SPI)确定赣江流域的典型年,基于SWAT模型,对典型年份赣江流域蓝绿水的时空分布进行了分析;设置多种气候与土地利用情景,定量分析了气候和土地利用变化对流域内蓝绿水的影响。结果表明:1972年、1998年和2014年分别为赣江流域的干旱年、湿润年和正常年;湿润年的蓝水量最为丰富,是干旱年的2.01倍,绿水量的变化相对稳定,干旱年绿水系数最高,是湿润年的1.44倍;土地利用变化对蓝绿水的时空分布影响较小;气候变化情景下蓝水量、绿水量分别增加了75.52mm和30.65mm,绿水系数减小了2.33%,共同变化情景下蓝绿水变化趋势与气候变化情景大致相同,表明气候变化对流域蓝绿水的影响较大。     

基于 SWAT 模型的北山水库流域地表径流模拟

为评价北山水库流域地表水资源,选用SWAT软件构建了该流域的分布式水文模型。基于2016-2018年实测水文数据以及高程、土地利用类型、土壤类型等数据,完成了对北山水库流域的SWAT模型构建,利用SWATCUP软件对参数进行率定及敏感性分析,选取决定系数(R~2)、纳什效率系数(NSE)、平均相对误差绝对值(MARE)和均方根误差(RMSE)作为模型评价指标。结果表明:北山水库月蓄水量模拟值与实测值吻合良好,模型率定期和验证期的R~2均达到0.89,NSE分别达到0.88与0.85,MARE分别为5.04%与4.23%,RMSE分别为1.15×10~6 m~3与0.90×10~6 m~3,由此表明该模型能近似反映研究区的径流变化特征,展示了SWAT模型在该流域的适用性。此外,基于验证的水文模型对主要参数进行敏感性分析,表明影响该区径流模拟最为显著的两个参数是浅层地下水回归流阈值和径流曲线数。     

基于SWAT模型的淮河上游土地利用变化情景的水文响应

淮河流域不合理的土地利用是导致水土流失的重要因素之一,探究土地利用变化下的水文响应规律是开展水土保持工作的重要前提。以淮河王家坝水文站以上流域为研究区域构建SWAT模型,并验证模型的适用性;对研究区耕地进行适宜性评价,结合2000年土地利用现状构造最佳土地利用情景;利用验证好的SWAT模型分析最佳土地利用情景、生态保护情景、土地利用现状情景的水文响应。结果表明,相比2000年土地利用,生态保护情景水文响应变幅较小,而最佳土地利用情景下41.29%的耕地转化为林地,年、月均地表径流和年、月均泥沙量减小,年、月均地下径流增加,年、月均蒸发量变化不大。说明最佳土地利用状态有助于提高研究区域涵养水源、保持水土的能力,且在汛期效果较为明显     

基于SWAT模型的浏阳河流域径流对土地利用和气候变化的协同响应

气候和土地利用同时作用于流域径流,影响着流域水资源的量和质。以浏阳河流域为例,基于SWAT模型和情景分析方法定量评估未来流域内土地利用和气候变化对径流的作用。首先采用元胞自动机-马尔科夫(CA-Markov)模型模拟浏阳河流域2020和2050年的土地利用空间格局,其次在World Clim数据库中获得未来流域内气候变化数据,最后采用SWAT模型定量评估未来不同情境下土地利用和气候变化对径流的影响。研究结果表明:未来浏阳河流域林地比例下降、城市建设用地和耕地比例增加;气候呈暖干趋势; 2020和2050年,土地利用变化时,浏阳河榔梨站模拟径流将分别减少2. 42和0. 96 m~3/s;气候变化时,榔梨站模拟径流将分别减少3. 02和1. 13 m~3;土地利用和气候变化综合影响下,榔梨站模拟径流将分别减少8. 54和4. 27 m~3/s;说明浏阳河流域径流的变化对气候响应更加敏感,土地利用和气候变化对径流的影响呈非线性协同作用。     

基于SWAT模型对洙赵新河流域径流的模拟研究

洙赵新河是南四湖流域重要的入湖河流,研究该流域的径流对南四湖湖西平原区具有重要意义。选用SWAT分布式水文模型,通过SWAT-CUP程序的Sufi-2算法进行参数率定、敏感性分析与不确定性分析,模拟了洙赵新河流域2008-2014年的月径流过程。结果表明:月径流在校准期和验证期的相关系数R2和NS效率系数均大于0. 85,表明SWAT模型在洙赵新河流域适用性较好;根据敏感性分析结果发现水文相关参数与径流有不同程度的相关性,其中植被蒸腾补偿系数、河岸调蓄的基流α因子、浅层地下水径流系数等13个参数最为敏感;在气象站点密度较小的地区,引入CMADS气象数据集作为流域水文模型的驱动数据集,取得了理想的效果。     

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。