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(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，石羊河流域是我國(guó)西北干旱區(qū)內(nèi)陸河流域中人口最密集、水資源開(kāi)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(wèn)題最嚴(yán)重的流域之一。該流域中不僅存在資源型缺水問(wèn)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(fèi)，使水資源壓力加重，嚴(yán)重制約著西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。因此，利用SWAT分布式水文模型模擬石羊河流域的徑流過(guò)程，對(duì)于該區(qū)域往后的水資源開(kāi)發(fā)、利用、調(diào)度與管理以及流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)

2、與修復(fù)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　 本文在石羊河流域內(nèi)選擇研究對(duì)象，在客觀認(rèn)識(shí)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(kāi)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(yíng)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(shí)間步長(zhǎng)進(jìn)行徑流模擬，與九條嶺水文站1988～2005年的實(shí)際

3、觀測(cè)資料對(duì)比，月過(guò)程模型率定期和驗(yàn)證期Ens均達(dá)到0.8，日過(guò)程模型率定期和驗(yàn)證期Ens均達(dá)到0.65，表明SWAT模型對(duì)于西營(yíng)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(jī)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(dá)到0.7以上?；贚GCPSO算法與人工試錯(cuò)法的人機(jī)聯(lián)合優(yōu)化方法，

4、能充分發(fā)揮研究人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的計(jì)算效率，率定結(jié)果更加快速有效。
　　 (3)由于受地理?xiàng)l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(cè)資料，給區(qū)域水資源開(kāi)發(fā)、利用和管理受到很大的制約。目前，無(wú)資料地區(qū)利用水文模型進(jìn)行水資源管理時(shí)，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(wèn)題。當(dāng)參證流域與缺資料流域在水文行為方面相似時(shí)，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(yíng)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(píng)價(jià)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(jìn)行流域水文模型的參數(shù)移植。
　　 (4)以西營(yíng)河為參證流域，金塔河流域?yàn)轵?yàn)證流域，基于流域基礎(chǔ)數(shù)據(jù)構(gòu)建SWAT模型，將西營(yíng)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(shí)測(cè)觀測(cè)徑流量對(duì)比分析，可知Re、R2和Ens分別為9.3％、0.