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《华中师范大学》 2014年
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基于SWAT模型的沿渡河流域气候及土地利用变化的水文响应研究

陈兵  
【摘要】:本文选取三峡库区沿渡河流域作为研究区域,在遥感技术和地理信息技术的支持下,对现有的气象实测资料和遥感影像进行处理,分析研究区域气候和土地利用/覆被变化的基本特征和规律。对研究流域的土地利用/覆被和土壤类型按照模型数据要求进行重分类和编码,利用近50年的气象观测数据建立适用于研究流域的天气发生器。通过敏感性分析确定敏感性参数,然后采用2001-2005年的径流实测数据与模拟值进行参数校准,2007-2011年的径流实测数据对模拟值进行验证,在此基础上构建了沿渡河流域的SWAT模型。最后采用假定情景方案,主要从水资源管理和利用的角度,模拟研究沿渡河流域气候及土地利用/覆被变化的水文响应。主要研究结果包括以下几个方面: (1)流域气候变化和土地利用/覆被变化的基本特征为:近50年来流域的平均气温呈下降趋势,年平均气温的变化倾向率为-0.003℃/10a;降水的季节分布不均,年际变化呈下降趋势,平均降水的变化倾向率为-5.216mm/10a。流域的土地利用类型以有林地、灌木林地、草地、和耕地为主,共占流域总面积的96%以上,近20多年来,耕地、草地和灌木林地的面积呈减少趋势,而有林地、建设用地的面积均呈增加趋势,土地转移以灌木林地和草地向有林地转入的面积最大。 (2)在ArcGIS软件的支持下,建立模型所需的各种数据库,并划分出79个子流域,生成412个水文响应单元(HURs),进而构建SWAT模型。模型敏感性分析结果表明SCS径流曲线数(CN2)、土壤饱和水力传导系数(SOL_K)、土壤可利用有效水量(SOL_AWC)以及基流alpha系数(ALPHA BF)是对该流域径流影响最显著的参数。采用Ens效率系数、相关系数R2、相对误差Re作为模型模拟的评价标准,校准期三项指标分别为:Ens效率系数=0.71,相关系数R2=0.76,相对误差Re=9.1%,验证期为Ens效率系数=0.62,相关系数R2=0.68,相对误差Re=-14.1%,模拟结果满足模型的精度要求。 (3)假定气候方案模拟分析表明,该流域多年平均流量随气温的上升而减少,温度平均每升高1℃,径流减少0.62%;随降水的增加而增多,降水平均每增加10%,径流增加13.04%;随降水的减少而递减,降水平均每减少10%,径流减少11.28%。年径流变差系数随着气温的上升而增加,但增幅较小,说明径流量的年际波动变化的剧烈程度较小。 (4)假定极端土地利用方案模拟分析表明,有林地涵养水源的效应最强,主要表现为汛期贮积降水,枯水期补给径流,增加流域的可利用水量;另一方面,有林地能在一定程度上减少丰水期的径流量、消减洪峰。有林地同时具备防洪抗旱双重环境生态效应。
【学位授予单位】:华中师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:P332;P343.9

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