2019年10月18日政府间气候变化专门委员会(IPCC)在韩国仁川发布了《IPCC全球升温1.5℃特别报告》。报告指出:与将全球变暖限制在2℃相比,限制在1.5℃对人类和自然生态系统有明显的益处,同时还可确保社会更加可持续和公平。意在表明全球变暖已经是大势所趋。同时在我国,绿水青山就是金山银山的思想深入人心,在妫水河流域內“退耕还林还草”正在改变着流域土地利用及土地覆被情况。因而,流域土地覆被改变以及全球变暖条件下,流域原有水文循环过程必将发生深刻变化。科学分析土地利用、温度及降雨量发生变化条件下流域内水文循环过程及变化规律,对将来人类进行水资源合理利用,实现经济社会可持续发展有重要意义。本文以冬奥会举办地北京市延庆区妫水河流域为例,选择SWAT水文模型,基于ARCGIS9.3软件,运用SWAT-CUP,完成流域分布式水文模型的构建、率定和验证。运用历史反演法和极端土地利用法,建立基于2000年和2017年土地利用的SWAT模型,进行两期土地利用对比,同时建立三种极端土地利用与覆被情况下的SWAT模型。分析三种极端土地利用/覆被情况产生的地表径流量的变化情况。通过假定气候情景法,本研究构建多种气候变化条件下的模拟情景。其中对温度分别增加0.5℃、1℃、1.5℃、2℃。对降雨量分别减少20%、10%,增加10%、20%。将上述情景模式两两组合,共建立了25种气候模式。再与正常温度下相同降雨量变化幅度进行比较,以确定温度的升高在不同降雨量情况下对地表径流的影响。此次研究主要成果如下:(1)搜集整理妫水河流域的DEM图、土壤气候等数据,建立妫水河流域气象数据库、土壤数据库等属性数据库。初步建立并成功运行SWAT水文模型。(2)使用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型对妫水河流域进行月尺度水文模拟,使用SUFI-2(Sequential Uncertainty Fitting)算法分析参数的敏感性,依据SWAT-CUP自动率定得到P因子和R因子分析模型的不确定性,率定结果显示,率定期确定系数~2为0.65,效率系数NSE为0.61;验证期确定系数~2为0.89,效率系数NSE为0.88;不确定性分析结果中P-factor均大于0.5,R-factor均小于0.3。通过以上分析可得该模型对妫水河流域的水文模拟有良好的效果。(3)运用历史反演法和极端土地利用法,建立基于2000年和2017年土地利用的SWAT模型,进行两期土地利用对比同时建立三种极端土地利用与覆被情况下的SWAT模型。将2017年的气象数据输入模型,并对输出的月径流结果进行分析。研究结果表明:采用2017年土地利用数据的模拟结果较模型本身采用2000年土地利用数据的模拟结果径流量减少,径流过程线更为平缓。三种极端土地利用/覆被情况产生的地表径流量均发生变化,模拟结果显示林地面积的增加将减少地表径流量并使得径流过程线更为平缓,耕地及草地面积的增加将增大地表径流量,并会加大连续降雨情况下的洪水风险。(4)通过假定气候情景法,采用2017年流域下垫面条件,改变2017年的气象资料,构建了25种气候变化情形。SWAT模拟模拟结果显示:妫水河径流量大小与流域降雨量呈正相关,与气温呈负相关关系。其中,当流域降雨量不变时,温度分别增加0.5℃、1℃、1.5℃、2℃时,妫水河径流量将相应减少4.43%、7.39%、10.17%、11.88%;当流域温度不变时,降水量减少10%、20%,妫水河径流量将相应减少12.42%、25.44%,降水量增加10%、20%,妫水河径流量将相应增加23.95%、34.93%。妫水河径流量的大小受到气温和降水的共同作用,妫水河流域径流增加最大的情景为流域內温度不变,降水增加20%,此时径流量增加了34.93%;妫水河流域径流减少最大的是情景是温度增加2℃,降水减少20%,此时径流量减少了41.72%。综上所述,此次研究为模拟妫水河流域地表径流提供了模型,通过对不同土地利用、气象变化条件下的地表径流展开模拟分析,为该流域今后应对全球气候变暖产生的不利影响,实现可持续发展及水资源的合理分配提供了帮助。