三峡库区典型小流域SWAT模型基础数据库构建

文章以三峡库区典型小流域——陈家沟小流域为研究对象,构建了陈家沟小流域SWAT模型空间数据库和属性数据库。通过对地形图数字化处理、土地利用方式重新编码及土壤类型自定义化细分,构建了空间数据库。通过查阅《万县地区土种志》,运用软件和经验公式,利用实测和调查数据,构建了属性数据库。陈家沟小流域SWAT模型数据库的构建,为模型在此流域的应用奠定了基础。     

汉丹江流域水土流失特点及分布规律——以丹凤县陈家沟小流域为例

目的 为汉丹江典型小流域水土流失综合治理提供理论依据.方法 在对历史资料及数据分析的基础上,以南水北调中线水源区汉丹江流域丹凤县陈家沟小流域为典型案例进行分析.结果 陈家沟小流域水土流失以水力侵蚀为主,多发生在坡耕地和疏幼林区,水土流失随季节的变化呈现夏秋多、冬春少的时间变化规律,随着海拔高度的变化呈现垂向空间变化规律.结论 应采取以生态修复措施、工程措施和封育措施为主的水土流失治理措施.     

水土保持综合治理效益分析与评价——以丹凤县陈家沟小流域为例

目的 分析小流域的水土保持综合治理费用与效益,为小流域水土保持项目国民经济可行性评价提供借鉴.方法 以丹凤县陈家沟小流域为例,分析实施水土保持措施的综合治理费用以及所带来的经济、生态和社会效益.结果 在陈家沟小流域实施水土保持措施得到的经济效益为3717.55万元,生态效益为13190.13万元,社会效益显著.结论 小流域治理的国民经济评价表明,项目综合效益巨大,切实可行.应将生态效益纳入水土保持综合治理项目国民经济评价中.     

SWAT模型中气象数据库和土壤数据库的构建方法

以淅川县丹江口库区黄水河小流域为例,探讨了数据缺乏情况下分布式水文模型(SWAT)中气象和土壤数据库的构建技术.运用SWAT模型中的“天气发生器”模拟日太阳辐射量,用PcpSTAT和Dew02分别实现降雨量相关因子和露点温度计算;采用3次样条插值法实现土壤粒径的转换,用SPAW软件结合有机质含量数据计算得到模型需要的土...     

基于SWAT模型的黄河源区径流模拟

为了研究SWAT分布式水文模型在黄河源区的适用性,采用该模型对黄河源区径流进行模拟。使用黄河源区的DEM数据、土地利用数据、土壤数据和气象数据建立黄河源区的SWAT模型,利用SWAT-CUP软件和SUIF-2算法进行参数率定,以纳什效率系数(NSE)和相对误差(Re)作为模型的评判标准,分析SWAT模型对黄河源区的径流模拟效果。结果表明:黄河源区月径流模拟值与实测值吻合较好,模型模拟率定期(1975—2000年)和验证期(2001—2012年)的NSE和Re分别为0.81,-0.004和0.80,0.058,表明SWAT模型能够很好的模拟黄河源区的月径流。SWAT模型在黄河源区具有较好的适用性。     

3种水文模型在淮河息县流域洪水模拟中的比较

选用新安江模型、TOPMODEL模型和SWAT模型这3种具有代表性的水文模型,对淮河息县流域洪水过程进行模拟,并对它们的模型结构、汇流方法和模拟结果进行比较。结果表明：新安江模型和TOPMODEL模型模拟结果略好于SWAT模型,说明结构复杂、考虑全面的分布式模型在洪水模拟中结果不一定最优;SWAT模型的最大优点不在于洪水模拟,而在于其考虑因素全面,适合做各种条件下的水文变化研究;这3种模型各有优缺点,下一步可以考虑如何采用集合预报的方法取长补短,提高模拟精度。     

SWAT模型的研究进展及展望*

研究目的：综述SWAT模型在国内外的研究进展并进行应用展望。研究方法：文献资料法、理论评述与现状结合分析法。研究结果：梳理SWAT模型在国内外的流域水文水资源管理中应用成功的案例,归纳并评述了SWAT模型在径流模拟、土壤侵蚀、非电源污染、蒸腾蒸发以及土地利用/覆被变化、气候变化对径流的影响六个方面的研究进展,指出了当前研究中存在数据资料不完备、模拟精度较低、模型自身具有局限性等问题。应用展望：为进一步满足社会需求,对SWAT模型模拟土壤质地对径流的影响以及SWAT模型与WRAP模型、WEAP模型等耦合使用进行了展望。     

SWAT模型流域划分方法在平原灌区的改进及应用

不准确的子流域定义会影响土壤和水评估工具(SWAT)模型在平原灌区的模拟结果。针对SWAT模型流域划分,提出基于数字高程模型(DEM)预处理和SWAT模型自动与自定义划分方法联用的改进方法,并以内蒙古河套灌区九排域为例进行应用。结果表明:相较于SWAT原有自动划分方法,改进方法能够生成案例区域特定级别排沟对应的所有子流域,子流域边界识别率、河网识别率、总流域覆盖率分别提升61%、4%、4%;基于改进划分方法构建的SWAT模型水文模拟结果与实际情况吻合良好。改进方法能够有效提升SWAT模型在平原灌区特定级别的水文管理中的适用性。     

土壤、水文综合工具(SWAT)模型的研究进展及展望

通过文献资料法、理论讲述与现状结合分析法,综述土壤、水文综合工具(SWAT)模型在国内外的研究进展并进行应用展望。文献资料法、理论评述与现状结合分析法。研究、梳理SWAT模型在国内外的流域水文水资源管理中应用成功的案例,归纳并评述了SWAT模型在径流模拟、土壤侵蚀、非电源污染、蒸腾蒸发以及土地利用/覆被变化、气候变化对径流的影响六个方面的研究进展,指出了当前研究中存在数据资料不完备、模拟精度较低、模型自身具有局限性等问题。为进一步满足社会需求,对SWAT模型模拟土壤质地对径流的影响以及SWAT模型与WRAP模型、WEAP模型等耦合使用进行了展望。     

三峡库区紫色土坡耕地小流域氮收支估算及污染潜势

为了解三峡库区氮素收支情况,进行污染潜势评价,对三峡库区典型紫色土坡耕地（新政小流域）进行了调查分析,结果表明,小流域氮输入量为918.26 kg/(hm2·a),输出量为569.46 kg/(hm2·a)。化肥氮是小流域氮输入的主要来源,占氮输入总量的57.63%;作物收获是小流域氮的主要输出方式,占氮输出总量的36.22%;小流域氮损失负荷为258.77 kg/(hm2·a),气态氮损失是流域氮损失的主要形式,占流域损失氮总量的65.11%;流域氮养分平衡指数为3.4,氮素盈余负荷为348.80 kg     

黑河流域上游山区径流模拟及模型评估

探讨了2个不同复杂程度的水文模型在黑河流域上游山区径流模拟方面的适用性.结果表明,在模拟莺落峡站月流量过程时,集总式水文模型WASMOD能够给出与半分布式水文模型SWAT同等精度的模拟结果.另外,WASMOD还具有所需数据量少、模型参数少、模型结构简单等优势.当然,WASMOD只能在周、月或年尺度上进行模拟,而对于口径流模拟无能为力,且只能模拟流域出口断面的流量过程,对流域内部其他站点的模拟无能为力;SWAT在这些方面具有优势.与其他模型应用结果比较,WASMOD和SWAT都表现出了同样甚至更优的径流模拟性能,能够为研究区域的径流模拟与预报提供良好的手段和工具.     

基于SWAT模型的粤北连江星子河流域径流模拟研究

以粤北连江星子河流域作为研究区域,以分布式水文模型SWAT作为模拟工具,对流域内的水文过程进行模拟。采用凤凰山水文站2001-2009年的实测月平均径流量数据进行敏感性分析和参数率定,并以相对误差(RE)、决定系数(R2)以及Nash-Suttcliffe效率系数(Ens)作为模型的适用性的评价指标。结果表明各项评价指标均符合精度要求,SWAT模型适用于星子河流域的径流模拟。     

长江源区SWAT水文模型数据库构建及模型的率定与验证

建立长江源区SWAT水文模型数据库,预测长江源区长时间尺度的水量输出过程、趋势和规律,为研究长江源区水文循环过程对气候变化的响应奠定基础.通过收集与分析长江源区DEM(数字高程数据)影像图、水文、气候等数据,构建长江源区SWAT水文模型数据库,通过长江源区月均径流量、降水量、气温、蒸散发量等数据资料,对建成的模型进行参数率定和模型验证.结果表明,长江源区在1961—1966年和2006年以后的两个阶段内径流量增加;在1967—2005年径流量的变化趋势呈现波动下降.用建立好的SWAT水文模型在长江源区进行模拟,率定期的决定系数为0.84,模拟径流量与实测径流量误差为5.27%.验证期的决定系数为0.89,误差为3.34%.在率定期和验证期内,模拟数值符合度较高,该模型在长江源区较为适用.但春汛期(3—5月)的模拟径流量存在一定误差.SWAT水文模型在长江源区的实际运用可以进一步改进.     

基于SWAT模型的鄂西犟河流域非点源污染模拟

分析非点源污染对于水污染防治具有重要的指导意义,运用数学模型模拟是非点源污染研究的重要方法之一.该文为了解犟河流域的非点源污染的时空分布特征,为当地提供污染防治的研究依据,基于SWAT(soil and water asssesment tool)模型,在缺乏水文资料的犟河流域采用参数移植法进行非点源污染模拟.结果表明：可以采用参数移植法,通过上级流域的模拟得到用于犟河流域模拟的各参数.模型模拟精度评价分别为(氨氮R2＝0.77,NSE＝0.75;总磷R2＝0.77,NSE＝0.73).研究表明SWAT模型在犟河流域具有适用性,基于SWAT模型进行的非点源污染模拟的时空分布特征明显,犟河流域经过多年治理,其污染负荷量均表现出下降的趋势.     

基于SWAT模型的泾河流域月径流分布式模拟

受气候变化和人类活动变化的影响,流域水循环和基于物理机制的分布式水文模型已成为研究热点。本文采用泰森多边形计算泾河流域2008—2015年每月面降水量,对中国大气同化数据集(CMADS)和传统气象站降水量变化趋势及其相关关系进行分析。构建基于SWAT的泾河流域分布式水文模型,并采用CMADS驱动SWAT模型,通过对流域内张家山(二)水文站2008—2015年月径流的率定和验证,评价CMADS+SWAT模式在泾河流域的适用性,并采用SUFI-2算法对模型参数进行敏感性分析和模型不确定性分析。结果表明:泾河流域CMADS数据集和气象站监测数据相关性较高,可采用CMADS数据集驱动SWAT模型。所构建的泾河流域径流模拟模型中12个参数敏感性较高,包括平均坡度(HRU_SLP)、土壤表层到底层的深度(SOL_Z())、主河道河床有效水力传导度(CH_K2)等。采用确定性系数(R~2)、纳什效率系数(NSE)、百分比偏差(PBIAS)和均方根差与标准偏差的比值(RSR)四个指标对模型结果进行评价,率定期和验证期的R~2和NSE均达到0.8以上,RSR均小于0.7,且PBIAS均介于±25%,表明CMADS+SWAT模式在泾河流域的模拟结果较好。对于整个模拟期,验证期的模拟效果优于率定期。模型率定期和验证期的p-因子均大于0.7,r-因子均接近于1,不确定性较小。研究结果可为泾河流域水资源开发利用与管理提供参考,同时CMADS+SWAT模式能够为我国气象观测资料匮乏地区的水资源管理、土地利用和非点源污染研究等提供基础支撑。     

面向逐日产沙模拟的SWAT模型封闭与检验

针对SWAT(soil and water assessment tool)模型逐日产沙模拟中含沙量-流速关系的尺度匹配问题,给出了日尺度产沙模拟的最大含沙量封闭关系。该文采用黄河中游砒砂岩区9个水文站长系列实测水沙资料,确定日输沙率-日流量的幂函数型关系曲线,提供了SWAT模型日尺度最大含沙量的封闭关系。并将封闭的SWAT模型用于皇甫川流域水沙产输过程模拟,采用空间嵌套的皇甫站和沙圪堵站实测资料进行模型验证。结果表明:皇甫站率定期和验证期日输沙过程的Nash-Sutcliffe效率系数(Nash–Sutcliffe efficiency coefficient, NSE)分别为0.70和0.66,决定系数R~2分别为0.74和0.68;沙圪堵站率定期和验证期NSE分别为0.78和0.72,R~2分别为0.78和0.74;未进行封闭模型的沙圪堵站率定期和验证期NSE分别为0.36和0.26,R~2分别为0.39和0.26。表明封闭后的SWAT模型显著提高了模拟效率,能够用于黄土高原砒砂岩地区泥沙逐日过程模拟。     

基于SWAT模型太子河流域径流模拟

在太子河流域建立了SWAT(Soil and Water Assessment Tool)分布式水文模型,并采用S U FI-2算法进行参数敏感性分析以及参数率定、模型验证与不确定性分析,对太子河流域的1956—2016年水文过程进行了模拟.研究结果显示:①模型运行时所用的一些水文参数,会影响模型的模拟结果,如基流α系...     

SWAT模型应用研究进展

SWAT 模型是由美国农业部(USDA)农业研究中心(ARS)开发的流域尺度模型,已在国内外取得到了广泛的推广和使用.从径流模拟研究、非点源污染研究、模型输入参数研究、气候变化的水文效应研究和模型的改进研究5个方面,系统论述了SWAT模型在国内外应用的基本情况,最后,指出了模型在我国应用存在的不足之处及今后的研究方向.     

BNU-SWAT模型应用工具开发

北京师范大学数字流域实验室在美国SWAT模型的基础上开发了BNU-SWAT模型应用工具.与原有SWAT模型相比,该工具具有以下特点:1)根据模拟计算结果,快速生成GIS专题图,易于分析水文要素的空间分布规律;2)提供地下水相关参数设置接口,实现了对地下水水位的模拟功能;3)提供子流域水量平衡分析功能;4)提供气候和土地利用变化情景设置功能,丰富了模型的应用能力.该工具在北京市、福建省泉州市、贵州省贵阳市和山西省潞城市等地区得到应用,取得了良好的效果.     

特小流域汇流模拟研究

流域汇流可以概化为洪水波的平移和坦化作用, 平移和坦化模拟是大多数概念性汇流模型的核心.该文通过13个特小流域的汇流模拟计算, 研究了特小流域的汇流特征.模拟结果发现,特小流域汇流的平移作用不明显,流域调蓄作用主要是坦化作用,汇流模型主要是坦化作用的模拟.同时由于特小流域集水面积小,流域调蓄能力小,用于模拟坦化作用的水库数量参数也比大、中、小流域要少.