甘肃黄河流域水沙动态及其归因分析

以甘肃黄河流域中洮河、祖厉河和泾河流域3个支流典型流域为研究区,基于SWAT模型对典型流域的水沙过程进行模拟。采用双累积曲线划分水沙变化特征时段,通过对比分析各特征时段SWAT模型的模拟结果,进行气候和下垫面因素对3个典型流域水沙过程影响的贡献分离。结果表明：SWAT模型对3个典型流域水沙模拟精度较好,不同典型流域径流深和输沙模数空间分异显著,洮河流域水多沙少,祖厉河和泾河流域水少沙多;3个典型流域降水-径流和径流-泥沙双累积曲线的斜率存在明显变化,以斜率表征的径流系数和输沙量均呈减小趋势;1980—2020年,3个典型流域水沙俱减,气候和下垫面因素对各特征时段水沙变化的贡献存在差异,前期气候因素影响显著,后期下垫面因素贡献有所提升;人类活动参与改造的下垫面因素是甘肃黄河流域水沙俱减的主要原因。     

基于水文学法和SWAT模型的北川河流域生态需水量分析

为确定北川河流域生态需水量,采用线性趋势法、Mann-Kendall检验法、 Spearman检验法分析了北川河流域1959—2013年径流变化趋势,并采用Pettitt检验、滑动t检验、滑动F检验和累积距平法综合诊断径流突变点,根据Tennant法和改进的年内同频率展布法确定的生态流量过程外包线计算河道内生态需水量,并基于SWAT模型计算了河道外生态需水量。结果表明：SWAT模型在研究区具有适用性,模型性能符合“好”的标准,SWAT模型模拟的降水量和蒸发量总体呈现增加趋势,产水量呈现减少趋势;北川河流域桥头水文站径流量呈现减少趋势,年平均减少率为0.104 m³/s,径流突变点为1990年;北川河流域河道内生态需水量为2.95亿m³,河道外生态需水量为9.95亿～10.85亿m³,生态总需水量为12.90亿～13.80亿m³。     

An enhanced SWAT wetland module to quantify hydraulic interactions between riparian depressional wetlands,rivers and aquifers

This study develops a modified version of the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) designed to better represent riparian depressional wetlands (SWATrw). It replaces existing unidirectional hydrological interactions between a wetland and a river/aquifer with a more robust bidirectional approach based on hydraulic principles. SWATrw incorporates a more flexible wetland morphometric formula and a connecting channel concept to model wetland-river interactions. SWAT and SWATrw were tested for the Barak-Kushiyara River Basin (Bangladesh and India). Although the two models showed small differences in simulated stream flow, SWATrw outperformed SWAT in reproducing river stages and the pre-monsoon river-spills into riparian wetlands. SWATrw showed that the observed presence of dry season water in the wetland was due to reduced seepage to the local groundwater table whilst continuous seepage simulated by SWAT resulted in the wetland drying out completely. The new model therefore more closely simulates the hydrological interactions between wetlands, rivers and groundwater.     

信江流域土地利用变化的径流响应研究

针对信江流域土地利用变化的径流响应,基于分布式水文模型（SWAT）及SUFI 2算法,利用流域DEM、土地利用、土壤、气象等时空数据并结合GIS和RS技术,对流域土地利用变化的径流响应进行定量研究。结果表明,率定期和验证期的模拟值与实测流量过程拟合程度较优,相关系数（R2）和纳西效率系数ENS均高于0.90、相对误差|Re|均小于2%,表明SWAT模型应用于该流域径流模拟的精度较高;在相同气候条件下,径流年内分配规律为2000年土地利用情景较1990年土地利用条件下月径流增加,年际分配规律为两期土地利用情景下的年际径流量变化趋势较为一致,2000年略大于1990年。     

改进的SWAT模型在寒区水文循环模拟中的应用

针对SWAT模型在寒区水文循环模拟过程中存在的不足,对冻土条件下的地表径流模块和升华及土壤蒸发模块进行了改进,并以塔河流域为例,对模型改进前后的径流模拟结果进行了对比。结果表明,在全系列径流模拟中,改进后模型模拟精度有一定程度的提高;在春汛期径流模拟中,改进后模型模拟精度提高较明显,率定期和验证期相对误差绝对值分别下降12.57%、5.67%。对比研究结果证明,改进的SWAT模型在寒区水循环模拟中的适用性得到了进一步提高。     

基于SWAT模型的岚河流域径流模拟

为探索SWAT模型在干旱半干旱地区径流模拟中的适用性,以岚河流域为例,应用SWAT模型对该流域年、月径流进行了模拟研究,选取1971~1987年的水文气象数据,结合GIS、RS、DEM技术选择径流曲线法（SCS）、蒸散发Penman-Monteith法、河道演算Variable storage法模拟流域分布式径流过程。结果表明,率定期与验证期的决定系数R2和Nash效率系数Ens分别在0.73~0.93和0.69~0.75之间,较好地反映了岚河流域的年、月径流水文过程,模型适用性较好,可为当地水资源评价、开发利用和优化配置提供技术支持。     

未来气候情景下兰江流域径流响应模拟

通过耦合SWAT水文模型和SDSM统计降尺度模型,研究全球气候变暖背景下兰江流域未来气候及其径流响应。选用2008～2019年兰溪水文站径流资料建立月尺度SWAT模型,将2030～2100年CanESM2模式RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5三种情景数据降尺度到兰江流域各气象站点,生成未来气候数据并输入到已校准的SWAT模型,模拟未来气候变化下的径流响应。结果表明,未来兰江流域径流呈上升趋势,RCP8.5情景增幅最大,RCP2.6情景次之,RCP4.5情景涨幅最小。各时段年径流量呈不同变化趋势,RCP2.6情景下为增至峰顶后稳定,RCP4.5情景下为增至峰顶后减少,RCP8.5情景下为持续上升态势。     

基于CMIP6模式解析未来水资源变化对引滦入津工程的影响

为揭示未来水资源变化对引滦入津工程的影响,基于地理空间与水文气象数据,构建了滦河潘家口水库控制流域的SWAT模型。选取4个单项指标和1个综合指标对采用的8个GCMs逐站点进行适用性评估,并依据评估结果进行加权多模式集合,以改进的Delta-DCSI对气象数据进行降尺度及偏差校正,同时保留了其趋势信号,将修正后的气象数据用于驱动SWAT模型,对未来情景下水资源变化情况进行了模拟预测。结果表明：构建的SWAT模型适用性良好,模式优选后的多模式集合数据精度能够满足驱动SWAT模型进行未来水资源变化预估的要求;未来3种气候情景下径流量年际间变化剧烈,波动起伏较大,总体呈现增大趋势;与1997—2022年相比,潘家口水库入库径流量在未来时期显著增大,流域内水量丰沛,天津市对引滦水量依赖性下降。     

寒区森林流域产水量时空变化规律研究——以永翠河流域为例

为探究寒区森林流域产水量时空变化规律,研究以永翠河流域为研究区域,基于1994—2015年总计22年的实测径流数据构建SWAT模型,分析流域内产水量时空变化特征,探究气象要素及土地利用变化对产水量的影响。结果显示:①1994—2015年,永翠河流域产水量年际波动较为明显,总体呈现上升趋势,年内产水量总体呈现先增后减的单峰型分布;②永翠河流域产水量空间分布总体呈东、西部高,中部低的分布格局,各土地利用类型中落叶林产水量最多,常绿林产水能力最强;③永翠河流域落叶林面积占比最大,森林覆盖面积达到95%以上,土地利用类型年际变化不明显,对产水量影响不显著;④永翠河流域降水、潜在蒸散发及实际蒸散发均呈现不同程度的下降趋势,其中降水是产水量主要影响因素。研究结果能够为寒区森林流域水资源优化配置及生态保护提供参考。