土地利用数据集精度与CFSR降水数据订正对SWAT模型降雨径流模拟研究

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降水是自然界水循环的关键一环,是径流形成的关键因素,准确模拟径流对水资源合理利用、防洪减灾等方面具有重要意义。研究者常用分布式水文模型进行流域的径流模拟,其中,SWAT模型的应用非常广泛。而作为SWAT模型的基本输入数据的土地利用数据精度、降水数据对模型模拟存在一定影响,但由于地形阻隔、人力物力短缺等原因造成的雨量资料缺失或不全阻碍了相关水文模拟研究的进行。而CFSR降水数据因其获取简单、分辨率高等原因而在水文模拟中应用广泛,但在泾河上游区的适用性未得到验证。因此,为确定土地利用数据精度以及CFSR降水数据对模型水文模拟过程及其结果的影响,本文在泾川水文站以上的泾河流域采用不同精度的土地利用数据集(105m分辨率的中国1:10万土地利用数据集Land 1、1km分辨率的中国1:10土地利用数据集Land 2、1km分辨率的WESTDC土地利用数据集Land 3)、不同降水数据(订正前后的CFSR降水数据和地面雨量站数据)分别构建SWAT模型,模拟1980-1990年期间泾川水文站的月径流。将1980年为模型预热期,1981年-1986年为模型率定期,1987-1990年为模型验证期,选用ENS、R2作为模型模拟结果评价指标,分析比较各SWAT模型径流模拟结果,得出以下主要结论:(1)SWAT模型适用于泾河上游区,且Land 2数据集对应的SWAT模型模拟效果较于其他两个数据集好,在模型率定期,评价指标ENS=0.75,R2=0.76;在模型的验证期,评价指标ENS=0.69,R2=0.77;(2)土地利用数据的空间精度主要影响模型的水文响应单元划分,对水文模拟结果影响不大,即输入土地利用数据集精度与模型模拟结果之间并不是简单线性关系;(3)原始CFSR降水数据与实测地面雨量站点降水量相比精度很低,对1-3月、11月-12月的实测月降水存在高估问题,对于6-7月的实测月降水量存在降水量低估问题,即在月尺度上原始的CFSR降水数据存在高估弱降水,低估强降水现象;(4)原始CFSR用于径流模拟时模拟精度低,径流模拟结果评价指标ENS<0.5、R2<0.5,难以满足径流模拟预报的需求。(5)采用2种CFSR降水数据订正方法订正CFSR降水数据后,无论CFSR降水数据集自身的数据精度还是作为模型输入数据驱动SWAT模型后得到的模型径流模拟结果都有了较大提升,订正后的CFSR降水数据可用于泾河上游区。本研究对于泾河上游区类似流域土地利用数据集的选用、CFSR降水数据集的订正方法及其径流模拟预测具有一定参考价值。
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