论文部分内容阅读
流域内的径流受土地利用变化的影响。优化土地利用类型,对促进科学合理规划发展具有深远意义,本文以“基于SWAT模型的汾河下游流域土地利用变化对径流的影响研究”为题展开研究。主要研究内容如下:收集处理汾河下游流域的基础资料,主要包括DEM数据、土地利用数据、土壤数据等,将数据输入模型,建立汾河中下游流域的SWAT水文模型基础数据库。计算出适用于汾河中下游流域的SWAT模型最佳输入参数值。运用SWAT-CUP软件,率定模型参数,确定径流模拟敏感参数及其适用值,通过模拟不同土地利用情景下的径流量,探讨土地利用变化对汾河下游流域的影响。得出以下结论:（1）整理土地利用数据、土壤数据、气象数据、水文数据,构建汾河下游流域的SWAT模型数据库。通过识别验证模型数据,模拟分析流域内2个水文站的月径流,结果表明该模型能够满足研究区水文循环研究精度。（2）提取汾河下游流域SWAT模型中的水文参数,叠加土地利用、土壤、坡度等图层和数据,将研究区划分出125个水文响应单元（HRU）和27个子流域（SUB）以供径流模拟。（3）利用SWAT-CUP软件,对SWAT模型的参数进行敏感性分析,最终选取12个影响因子较大的参数,分别是:GW＿REVAP、ESCO、SOL＿AWC、SOL＿K、SOL＿BD、CH＿N2、CH＿K2、ALPHA＿BNK、CN2、ALPHA＿BF、GW＿DELAY、GWQMN。（4）根据水文站1996-2010年的实测月径流数据对模型进行校准,得出结果:相关系数R~2=0.88、纳什效率系数NS=0.84、相对误差Re=9.64%。对2011-2020年的实测月径流数据进行验证。得出结果:相关系数R~2=0.79、纳什效率系数NS=0.75、相对误差Re=11.29%,计算结果精度较高,数据合理。（5）将2000年和2020年土地利用数据建立情景Y1和情景Y2,通过极端土地利用法,在2020年土地利用类型的基础上创设三种情景:耕地情景（Z1）、林地情景（Z2）、草地情景（Z3）,在SWAT模型中代入以上五种模拟情景,对研究区的径流量进行模拟,可视化结果表明:五种模拟情景的整体流量趋势趋于一致;在汛期（5月至10月）整体流量值差距较大,非汛期（11月至次年4月）流量值差距较小。（6）在三种极端土地利用情景中,径流各要素的计算结果:（1）土地利用以耕地为主的Z1情景地表径流量和产水量最大,以林地为主的Z2情景地表径流量和产水量最小按数值排序为Z1＞Z3＞Z2;（2）土地利用以林地为主的Z2情景地下水补给量、壤中流、土壤含水量、蒸散发量、潜在蒸散发量、地下径流均为最大值,以耕地为主的Z1情景地下水补给量、壤中流、土壤含水量、蒸散发量、潜在蒸散发量、地下径流均为最小值,按数值排序为Z2＞Z3＞Z1;（3）在汛期与非汛期时段的径流排序为:Z1＞Z3＞Z2。证明在汾河下游流域的耕地、林地、草地这三种土地利用类型中,林地涵养水源的能力最强,草地其次,耕地涵养水源的能力最弱。