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利用水文模型进行水文模拟是认识流域水文循环,进行水资源和洪水管理的有效手段和常用工具。水文模型中引入了众多参数,部分参数可通过流域的物理条件直接推定,但仍有许多参数需要利用水文观测资料进行率定,由于各种误差的存在,无论是推定还是率定,都避免不了参数值的不确定性。SWAT模型是美国农业部农业研究所开发的,基于美国大量实验数据和美国本土的数据库基础,用于农业管理的一个半分布式水文模型,是目前世界上应用最为广泛的水文模型之一。以韩江流域为研究对象,选取流域内9个水文站和193个雨量站降水资料,应用SWAT模型对9个水文站1981~1988年的径流过程进行日模拟,探讨SWAT模型水文参数与自然地理条件之间的关系,子流域划分阈值对参数的影响,以及相互嵌套流域之间的参数变化规律和流域产流组成,结论如下:(1)SWAT模型在韩江流域的水文日模拟。率定期和验证期9个子流域的水文模拟Nash系数均大于50%,模拟与实测径流总量之比Vol的误差在±20%以内。上游集水面积较小的子流域,Nash系数较低,Vol的误差较大,下游集雨面积较大的子流域,Nash系数较高,Vol误差较小。对于同一个流域设置不同汇水面积阈值,生成不同的河网密度,对模型参数和水文模拟结果的影响都较小。(2)SWAT模型在韩江流域的参数变化。(1)产流参数CN值随着降雨量的变化呈现规律性增减,汛期CN值增大,非汛期CN值减小。雨季,CN值处于高位且变化幅度小,其值的差异主要出现在旱季。独立流域率定的CN值与流域嵌套模拟的率定值存在差异,这是由于以水文站的水文资料率定得到的参数值本质上反映的是流域平均水文特征,无法反映流域不同地点的水文特征。(2)根据推荐的参数率定范围校准模型主河道渗透系数CH_K2,其率定值接近率定范围的上限值。扩大CH_K2校准范围,重新率定发现:CH_K2的率定值随着率定范围增大而增大,个别流域CH_K2的率定值变化趋于稳定,大部分子流域的CH_K2的率定值变化幅度大,且无规律性。(3)模拟河道曼宁系数CH_N2的率定值比实际河道的糙率大,且嵌套模拟的率定值比独立模拟的率定值更大,这是因为模型仅用流域主河道汇流来概述全流域的汇流,流域各处分布的糙率都归集到流域主河道,且流域越大这种归集越集中,只有增大主河道的糙率才能概述全流域的水流阻力,从而使该流域出口处模拟径流接近实测径流的目标。(4)依据水量平衡原理,SWAT模型在用户输出结果中,将河道下渗的最终水量加入到出流水量中以维持水量平衡,这是SWAT模型为了追求高NS值而采用的权宜办法。若关闭河道下渗,模拟的NS系数小于0,结果不可靠。(5)以NS系数为校准指标使得整个流域的最终产流受到约束,参数的变化便体现在了产流组成分配上。CH_K2增大,地表径流占比增多,壤中流和地下径流占比减少。(6)不同流域相互嵌套时,NS和Vol的变化情况不一致,这是由于率定时以不同水文站出口流量为率定目标,集雨面积不同,会形成一套不同的参数,参数与流域内部地理情况有关,率定时遵循数学层面的公式,而忽略了物理层面的参数意义。(3)SWAT模型在韩江流域的产流组成。(1)流域的基流量与流域地势相关,下游集合上游来水量,流量增大,相应基流量也增大,应用数字滤波法分割实测径流显示越到下游基流量呈增大的趋势,这也符合韩江流域的地势特征,而用SWAT模型的水文模拟却出现上游基流量大于下游基流量的情况,这是由于模型率定过程依赖于数学计算,忽视了水文过程在物理空间上和时间上的相互影响。(2)SWAT模型的基流过程较平滑,但在退水时会出现基流量高于实测河川径流量的现象,且丰水期时SWAT模型计算的BFI结果偏大,枯水期时SWAT模型的BFI结果偏小,这是因为SWAT模型在进行参数校准时,多个参数之间会相互影响,且不同参数会存在“异参同效”的现象。