洋河丘陵盆地侵蚀小流域的SWAT模型研究

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:pan303
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SWAT模型是研究水土流失问题的重要工具,在探究不同尺度流域的土壤侵蚀和产流产沙时空分布中被广泛使用。本文针对洋河丘陵盆地的水土流失问题,构建了太平寨村侵蚀小流域和洋河流域的SWAT模型,模拟得到了径流泥沙输出的较好结果,分析了两个尺度上SWAT模型率定参数的相关性,并进一步选取青羊岭小流域为案例,验证了洋河流域SWAT模型参数对侵蚀小流域的适用性。论文主要研究结果如下:(1)在太平寨村小流域设立野外自动气象站、通量站、径流小区等方式获取水文数据,运用无人机扫描地形获得数字高程图(DEM),通过实验获取土壤理化性质数据。基于所获取的数据,建立SWAT模型并率定参数,通过径流泥沙模拟发现,径流模拟相关性达到0.97,效率系数达到0.71,泥沙模拟相关性达到0.90,效率系数达到0.68,表明径流泥沙模拟结果较好。对研究区域土壤侵蚀空间分布的研究发现,太平寨村小流域的土壤侵蚀度为强烈,小流域中心沟道位置土壤侵蚀度达到剧烈程度,侵蚀有由沟道向坡面扩张的趋势。(2)由于太平寨村小流域地表覆被情况较为复杂,本文将实地取样和模拟计算相结合,探讨了叶面积指数的变化对模拟土壤侵蚀强度的影响,发现最大潜在叶面积指数(BLAI)与草地和荒地的土壤侵蚀度呈现负相关关系,对草地土壤侵蚀度影响大,变化幅度达到54.89%;对荒地土壤侵蚀度影响小,变化幅度仅为0.064%。最优叶面积生长曲线对应于第一点的最大叶面积指数百分率(LAIMX1)和最优叶面积生长曲线对应于第二点的最大叶面积指数百分率(LAIMX2)对草地土壤侵蚀度影响较大,分别具有一次正相关和二次负相关关系,对荒地侵蚀度无影响。(3)构建洋河流域的SWAT模型,根据响水堡站的水文观测资料率定模型参数并进行径流模拟,得到检验期径流的相关性系数为0.82,效率系数为0.62,表明模拟结果较为理想。将太平寨村小流域和洋河流域的主要率定参数进行对比分析,发现洋河流域与太平寨村小流域的率定参数相关性达到0.90。选取尺度介于两者之间的青羊岭小流域,并套用洋河流域SWAT模型的率定参数。对不同尺度流域的土壤侵蚀进行模拟,结果表明青羊岭小流域和太平寨村侵蚀小流域与洋河流域的侵蚀模数相对误差分别为-6.07%与-22.42%,误差较小,表明洋河流域SWAT模型率定参数和土壤侵蚀模拟结果在洋河丘陵盆地上具有适用性。该结果对洋河丘陵盆地侵蚀小流域的SWAT模型构建具有重要的参考价值。本文基于SWAT模型,对太平寨村侵蚀小流域和洋河流域的径流泥沙输出进行了模拟,研究了土壤侵蚀的空间分布,并探讨了不同空间尺度流域之间SWAT模型率定参数和土壤侵蚀模拟结果的关系,得到了洋河流域一组具有适用性的SWAT模型参数,为洋河丘陵盆地缺乏观测资料的侵蚀小流域的SWAT模型构建提供了参考。
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