淮河上游极端水文事件对未来土地利用变化的响应研究

城镇化和工业化推进以来的土地资源开发使得淮河流域下垫面变化日趋剧烈,影响了区域水文过程以及洪旱事件的发生规律。揭示极端水文事件对土地利用变化的响应机理,对淮河生态经济带发展中的空间布局优化和水安全保障具有重要意义。以淮河上游息县流域为研究对象,采用纳入空间自相关因子的回归方法进行土地利用变化驱动力分析,构建了Autologistic-CA-Markov耦合模型预测研究区未来30年间土地利用分布格局,结合SWAT模型模拟未来LUCC情景下的逐日径流过程,基于极端水文指标、Pearson相关分析和水文设计值估计等方法分析了土地利用变化下的极端水文事件演变特征。研究结果表明：(1)沿2010—2020年发展趋势推衍得到三种未来土地发展情景,数量变化上以耕地缩减和建设用地扩张为主导,主体转变模式为建设用地侵占耕地,其余地类存在小幅增减和相互转化趋势。(2)流域整体土地利用变化导致极端高流量指标逐时期递增,极端低流量指标逐渐减小,高低流量发生天数无明显改变。(3)子流域各地类变化与洪枯径流深变化表现出不同程度的相关关系,洪水径流与建设用地呈显著正相关,耕地和林地次之,为显著负相关关系;林地对枯水...     

基于SWAT模型的岷江上游水文模拟及径流响应研究

选取岷江上游为研究区域,利用紫坪铺水文站1966—2009年的实测气象、水文数据,基于SWAT分布式水文模型分别对研究区年、月径流量进行模拟,并定量分析气候变化和人类活动对径流量的影响。结果表明：SWAT模型适用于研究区的年、月尺度的径流量模拟,且率定序列长更有利于率定的准确性;通过M-K检验,确定研究区径流突变年为1990年,气候变化和土地利用变化对径流量变化的贡献分别占84.69%、15.31%,气候变化影响占主导地位;各类土地利用类型调节径流的效果为：林地>高覆盖度草地>低覆盖度草地>耕地;研究区内气温每变化10%,径流量变化0.01%～3.49%,而降雨量每变化10%,径流量变化16.19%～20.42%。     

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。     

土地利用变化下的水文响应及其可检测性分析

以涪江桥流域为研究区域,采用SWAT模型模拟流域水文过程,将相同水文气象条件下1985和1995年2个时期土地利用情景的SWAT模型模拟结果与土地利用空间转化图相结合,分析土地利用变化引起的水文要素变化及其可检测性问题。结果表明:1985—1995年间涪江桥流域发生较为剧烈的土地利用变化,但并未检测到足够显著的水文要素变化;不同土地利用类型水文效应的相似性、不同土地利用类型水文效应差异性以及统计中和效应和统计均化效应是导致土地利用变化引起的水文要素变化难以检测的主要原因。在此基础上,提出了水文动态响应度指标,来消除统计中和效应。该指标可以在一定程度上帮助研究者了解研究区特定水文要素变化的相对剧烈程度。研究结果可为土地利用总体规划和流域水资源保护与合理配置提供参考。     

基于SWAT模型的秦淮河流域气候变化水文响应研究

为了解气候变化对水文水资源的影响机理,以秦淮河流域为研究区构建SWAT模型,使用SWAT-CUP对模型进行参数敏感性分析、率定及验证,并采用任意假设法设计未来气候情景,分析温度及降雨变化对流域径流及实际蒸散发量的影响。结果表明:模型在月径流模拟中具有较高的精度,适用于秦淮河流域气候变化下的水文响应研究;气温降低或降雨量上升都会引起流域径流量增加,反之则减少;实际蒸散发量与降雨量正相关,而实际蒸散发量对气温变化的响应不明显;平水年径流量对降雨量变化的响应较强,枯水年径流量对温度变化的响应较强;枯水年实际蒸散发量对降雨量变化的响应较强。     

基于FLUS模型的流域土地利用变化预测及水文响应评估

模拟未来不同发展情景下流域土地利用变化,评估其对流域水文的影响,对流域的土地利用优化和水安全起着重要的指导作用.通过分析2000—2018年汨罗江流域土地利用变化趋势,基于流域土地利用变化特点,运用FLUS模型从不划定发展控制区域的基准情景和划定限制发展区域的限制情景2个方面出发,进行2035年汨罗江流域土地利用预测,...     

土地利用变化情景下牧羊河水文响应研究

土地利用方式变化影响水量平衡各要素的分配,进而导致流域水源涵养能力发生变化。本研究选用长江流域金沙江水系下段牧羊河小流域内及周边气象站气象资料,植被、土壤以及地形数据,构建了研究区SWAT水文模型,并分析其在牧羊河适用性后,结合1986—2009年的土地利用以及设置的人类活动增强和生态环境改善的4种土地利用变化情景,用SWAT模型分析了土地利用变化下牧羊河水文响应。结果表明,径流依次按1986、2000、2009、1995年土地利用方式减小,而蒸散依次按2009、1986、2000、1995年土地利用方式减小,土地利用对径流和蒸散的影响在汛期大于非汛期,随着林地面积的增加径流将减小;将现有耕地变为林地或变为草地都有助于减少径流,从流域水源水量涵养角度出发,构建适宜的生态系统将有助于减少径流和蒸散,而增加入渗。这一结果为牧羊河水源涵养林建设提供科学依据。     

土地利用情景对水库上游径流泥沙的响应研究

水库上游汇水区产流产沙特点不仅影响当地的生态环境,同时也对水库淤积和功能发挥存在直接影响。此次研究以某水库上游汇水区为例,利用模型计算的方式,探讨了土地利用情景变化对产流产沙的影响,获得相应的影响规律,并提出具体土地利用的建议,具有一定的理论和实践意义。     

SWAT在淮河上游地区径流模拟中的应用研究

为了对淮河淮滨以上流域进行径流模拟,构建了适用于该流域的分布式SWAT模型,采用泰森多边形法产生子流域的面雨量,并以径流资料对模型进行率定和验证。结果表明,采用泰森多边形法处理降雨数据的模拟精度明显高于采用代表站法的模拟精度;SWAT模型对于平水年的模拟精度优于丰水年和枯水年,但对多峰的复杂径流模拟精度不高,说明SWAT模型产、汇流模块不够精细,难以模拟复杂的径流情况。     

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。     

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 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。     

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。     

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。     

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SWAT模型的湟水流域蓝绿水与不同土地利用类型的绿水差异研究

蓝绿水的时空分布直接关系到一个地区的水资源与粮食安全。本文利用SWAT分析了1981-2000年间蓝绿水随时间的变化规律以及不同土地利用类型绿水分异规律。研究表明:1981-2000年间湟水流域蓝绿水均来源于降水,绿水资源约为蓝水的3.8倍;年均绿水流在不同的土地利用类型中差异明显,农业用地最大,居民用地最小;绿水贮存量较为丰富的是湿地和中低覆盖度的草甸;选取1981-1985年和1996-2000年分别为研究的前期和后期,得到农业用地的绿水流、绿水贮存变化量与作物生长周期和管理条件密切相关。