SWAT模型小尺度流域模擬的適宜性研究——以淮河上游迎河小流域?yàn)槔?pdf

1、水是生命之源，是生態(tài)環(huán)境的基本要素。淮河流域由于先天脆弱的自然生態(tài)系統(tǒng)與長(zhǎng)期不適當(dāng)?shù)娜祟?lèi)活動(dòng)疊加導(dǎo)致的水土流失和生態(tài)環(huán)境惡化并形成惡性循環(huán)，嚴(yán)重危及當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此了解水土流失的規(guī)律，對(duì)于制定水土保持管理措施，以及區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。 近年來(lái)隨著分布式水文模型的發(fā)展，流域水文模擬越來(lái)越接近真實(shí)的過(guò)程。SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型是眾多分布式水文模型的代表，

2、它是美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究中心歷時(shí)近30年開(kāi)發(fā)的基于流域尺度的分布式水文模型。它具有很強(qiáng)的物理基礎(chǔ)，能夠利用GIS和RS提供的空間數(shù)據(jù)信息模擬各種水文過(guò)程，長(zhǎng)期預(yù)測(cè)土地管理措施對(duì)于具有多種土壤類(lèi)型、土地利用和管理?xiàng)l件的大面積復(fù)雜流域的徑流、泥沙負(fù)荷和營(yíng)養(yǎng)物流失的影響。 水文模型可以模擬不同的空間尺度下的水文過(guò)程。水文模型模擬中大尺度的流域模擬由于水文氣象資料的稀缺和下墊面的變異性使得水文模型模擬的應(yīng)用受到限制。小尺度流域相比較而言

3、，水文氣象資料更易觀測(cè)易得和下墊面變異小，更加真實(shí)地模擬流域的水文過(guò)程。 本研究基于“淮河流域水土流失遙感數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)”項(xiàng)目，借助于GIS技術(shù)的支持，以淮河流域重點(diǎn)小流域迎河流域?yàn)槔瑢?duì)SWAT模型小尺度流域模擬的適宜性進(jìn)行了研究，以期對(duì)了解淮河流域的水土流失狀況，對(duì)制定淮河流域的區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的對(duì)策提供科學(xué)的參考依據(jù)。主要研究包括模型的參數(shù)化研究、參數(shù)敏感性分析研究、模型的校準(zhǔn)和驗(yàn)證研究以及模型的適應(yīng)性評(píng)價(jià)分析。 研

4、究的主要成果如下： (1)SWAT模型可以用于小尺度流域的模擬本研究利用SWAT模型對(duì)淮河流域上游的迎河小流域進(jìn)行了模擬，流域面積5.73Km<'2>，屬于空間小尺度流域，整個(gè)流域被離散成23個(gè)子流域，并利用實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)模型的適用性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)精度都超過(guò)了80％，R<'2>和Ens都達(dá)0.94以上，說(shuō)明模型模擬精度很高，達(dá)到了模型了要求，表明SWAT模型對(duì)于小尺度流域上的模擬是適宜的。 (2)模型的輸入?yún)?shù)也可以由

5、轉(zhuǎn)換獲得SWAT模型由于大量的輸入?yún)?shù)而限制此模型的應(yīng)用。本次模擬研究了包括土壤的質(zhì)地轉(zhuǎn)換以及降雨氣象數(shù)據(jù)的預(yù)處理等等。其中土壤質(zhì)地轉(zhuǎn)換采用了數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件MatLab軟件，為模型研究提供了簡(jiǎn)便有效的快速輸入方法。土壤屬性數(shù)據(jù)土壤有效水容量、飽和水傳導(dǎo)力等參數(shù)利用Saxton開(kāi)發(fā)的軟件能夠迅速地求解；其他如氣象中的降雨等數(shù)據(jù)的預(yù)處理也分別采用了相應(yīng)的軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析計(jì)算，為模型輸入數(shù)據(jù)提供了簡(jiǎn)便快速的方法． (3) 確定了模型的參