基于SWAT模型石羊河流域徑流模擬研究.pdf

1、水資源是制約社會經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，石羊河流域是我國西北干旱區(qū)內(nèi)陸河流域中人口最密集、水資源開發(fā)利用程度最高、水資源供需矛盾最突出、生態(tài)環(huán)境問題最嚴(yán)重的流域之一。該流域中不僅存在資源型缺水問題，而且水資源調(diào)度與管理缺乏科學(xué)依據(jù)，造成了水資源的損失和浪費，使水資源壓力加重，嚴(yán)重制約著西北地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護。因此，利用SWAT分布式水文模型模擬石羊河流域的徑流過程，對于該區(qū)域往后的水資源開發(fā)、利用、調(diào)度與管理以及流域生態(tài)環(huán)境保護

2、與修復(fù)奠定了堅實的基礎(chǔ)。
　　 本文在石羊河流域內(nèi)選擇研究對象，在客觀認識流域水循環(huán)特性的基礎(chǔ)上，在研究區(qū)域上構(gòu)建SWAT水文模型，探討該模型在這些流域上的適用性，為該區(qū)域水資源的管理、開發(fā)及可持續(xù)發(fā)展提供了參考依據(jù)。本研究得出以下主要結(jié)論:
　　 (1)根據(jù)西營河流域的水文循環(huán)特征，基于DEM、土壤類型、土地利用、氣象及徑流等數(shù)據(jù)構(gòu)建SWAT模型，以月、日為時間步長進行徑流模擬，與九條嶺水文站1988～2005年的實際

3、觀測資料對比，月過程模型率定期和驗證期Ens均達到0.8，日過程模型率定期和驗證期Ens均達到0.65，表明SWAT模型對于西營河流域的徑流模擬有較好的適用性。
　　 (2)為了最大程度地反應(yīng)研究區(qū)域的特征，本論文選用LH-OAT方法確定影響模擬結(jié)果的主要參數(shù)，比較SCE-UA算法和人機聯(lián)合優(yōu)化方法的率定效果，結(jié)果表明使用這兩種方法效率系數(shù)Ens和相關(guān)系數(shù)R2均達到0.7以上?；贚GCPSO算法與人工試錯法的人機聯(lián)合優(yōu)化方法，

4、能充分發(fā)揮研究人員的實踐經(jīng)驗和現(xiàn)代計算機的計算效率，率定結(jié)果更加快速有效。
　　 (3)由于受地理條件的限制和人為因素的影響，石羊河流域的部分支流缺乏觀測資料，給區(qū)域水資源開發(fā)、利用和管理受到很大的制約。目前，無資料地區(qū)利用水文模型進行水資源管理時，一般采用參數(shù)移植法和參數(shù)回歸法解決模型參數(shù)問題。當(dāng)參證流域與缺資料流域在水文行為方面相似時，參數(shù)移植法比參數(shù)回歸法模擬效果更好。因此，基于流域相似性原理，構(gòu)建了水文相似指標(biāo)體系，基于

5、變異系數(shù)法確定相應(yīng)的相似權(quán)重，量化西營河、金塔河及東大河流域之間的水文相似度，各流域之間的水文相似度都介于0.800到0.950，依據(jù)相似度評價標(biāo)準(zhǔn)判斷可知各流域之間的水文相似性均基本相似，可進行流域水文模型的參數(shù)移植。
　　 (4)以西營河為參證流域，金塔河流域為驗證流域，基于流域基礎(chǔ)數(shù)據(jù)構(gòu)建SWAT模型，將西營河流域的模型參數(shù)移植到金塔河流域模擬地表徑流，與其實測觀測徑流量對比分析，可知Re、R2和Ens分別為9.3％、0.