基于SWAT模型的黄河源区分布式水文模拟

【摘要】：随着计算机、地理信息系统和遥感技术的发展,分布式水文模型由于诸多方面的优点,例如:陆面过程研究、防洪减灾和变化环境下的水资源分析预测等方面的应用,正在成为水文水资源研究的热点。分布式水文模型的研究一个方面在于水文过程物理机制分析与模拟,一个方面在于水文过程信息采集处理手段与模型的融合,两者共同促进新的水文模拟技术的发展。 本文选择黄河源区为研究区域,在分析该区域水资源情势特点和变化的基础上,采用SWAT模型对黄河源区水文过程进行模拟,并预测了未来变化环境下的水资源响应。主要研究内容和成果如下: (1) 在总结前人研究成果的基础上,阐述了分布式水文模型理论、方法和发展态势,具体分析了地理信息系统提取流域水文参数和水文过程演算的方法。介绍了SWAT模型的原理、结构和应用,简要说明了SWAT模型的气候、水文、植被、侵蚀、养分、管理、水体和河网8个单元,以及SWAT模型的水文计算流程和流域尺度水文模拟的应用。 (2) 运用SWAT模型,构建了黄河源区分布式水文模拟模型,并在Excel提供的VBA支持下构建了模型数据后处理模块,提高了模型率定的效率。对1998-2003年黄河源区日径流过程模拟,结果表明:模拟值与实测值相关系数r~2分别为0.96、0.88、0.80、0.76、0.94、0.94,模型效率系数分别为0.87、0.76、0.53、0.50、0.90、0.84,模型具有较好模拟效果。 (3) 探讨了黄河源区气候波动和土地覆盖变化下的径流响应,利用建立的水文模型,对在假定未来环境变化情景下黄河源区水文过程变化趋势进行了预测模拟。结果表明:气温增加2℃且降水量减少20%,模拟径流量减少40%;气温减小2℃且降水量增加20%,模拟径流量增加55%。随着草地和林地面积增加,黄河源区年径流量减少,地表裸露无植被覆盖模拟径流量达到最大值740m~3/s,较正常年均径流量增加30%。