基于SWAT模型的澧水流域径流模拟研究

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澧水是湖南四水之一,近年来,由于气候变化、人类活动等的综合影响,澧水流域水资源的时空格局也在发生深刻变化,降水、径流与洪水特性导致该流域洪灾发生频繁,灾害严重。研究流域的水文特征对了解、评价和分析该地区的水文水资源状况具有一定意义。本次研究以澧水流域作为研究对象,首先用多种统计方法对澧水的水沙变化特征及其原因进行了分析,其次依托SWAT模型,模拟了澧水流域的径流特征,在确定了SWAT模型在澧水流域的适用性后,模拟了流域在不同气候变化和土地利用变化条件下的水文效应。主要结果如下:  (1)1960~2007年澧水石门站和津市站的年径流量呈波动状态,无显著上升下降趋势,在9年尺度上有较显著的丰枯周期;月径流量表现为1月、2月有明显增加的趋势,发生突变的时间为1998年,4月、10月有所减少,突变时间为2004年,其他月份无明显变化;年输沙量总体呈波动下降趋势,突变时间为1998年。进一步分析表明,径流量主要受降水量的调节,人为活动特别是水库建设是年内径流分配变化的主要原因,而输沙量则受到径流量、大型水库和水土保持工程的综合影响。  (2) SWAT模型能够较好的应用于澧水流域的径流模拟。通过模型率定和验证,以石门站和津市站1999~2003的月径流为校准期,2004~2008的月径流为验证期,结果显示R2均大于0.8,Ens均大于0.7,模拟结果较好。  (3)气候变化对径流的影响较显著,而对比温度和降水两者中降水对径流的影响又更大。对降水量的5个梯度和温度的8个梯度进行组合,设置了40种气候变化情景,结果显示,在温度一定的情况下,各月的径流量均随着降水量的增加而增大,而且降水量增大的越多,径流量增加的也越多;而当降水量一定时,温度越高,径流的年内分配越均衡,在不同的降水梯度下,各月径流随温度的变化与则温度的高低有关。  (4)同种类型的土地利用内部变化对径流的影响不显著。对比澧水流域1995、2000和2008年的土地利用情况,耕地中的旱地有所减少,林地中条件较好的有林地和灌木林地减少,草地中条件较好的高覆盖草地和中覆盖草地减少,水域面积略有增加,城镇居民建设用地有所增加。根据三期土地利用变化的情况,设置了6种不同土地利用变化情景,模拟后的径流结果显示,不同耕地类型和不同草地类型的变化对径流影响不明显,林地类型的变化则有一定影响,表现为有林地将使径流的年内分配更为均衡。
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