论文部分内容阅读
降雨是水循环的重要组成部分,也是地表径流形成的基础,科学掌握流域的水文过程,可以为水文水资源的利用、管理提供科学决策,当前研究水文过程的尺度效应作为流域水文研究的热点和难点。本研究以长江北岸支流嘉陵江下游作为研究区域,嘉陵江作为长江流域重要的水源来源,支撑着长江流域的经济发展,对长江经济带具有不可估量的地位和作用,如何建立合适有效的水文模型显得尤为重要,运用分布式水文模型SWAT和当前GIS技术对流域水文过程、月尺度径流量进行模拟。SWAT模型是近年来发展迅速、影响较大的分布式水文模型之一,模型充分考虑了研究区在土壤类型、土地利用/覆盖、气象、地形地貌等因素的空间差异性和分布,通过地形空间数据DEM基于一定的集水阈值对流域进行自动划分,并结合土壤数据、土地利用数据和气象数据模拟研究区的水文过程。本研究利用2003-2011年气象资料和嘉陵江北碚水文站的实测径流量资料,分析研究区降雨-径流量的时空变化,主要结论如下: (1)对研究区30m分辨率数字高程DEM数据的处理,分析河网密度与集水阈值之间的变化关系,当取集水阈值为4000个栅格数时,提取的流域河网密度和集水阈值之间的变化趋于稳定,证明此阈值是嘉陵江下游流域的模拟最佳阈值。最终确定用集水阈值为4000个栅格提取流域的数字水系,并划分为25个子流域。 (2)利用研究区土地利用/覆盖图、土壤类型图,2000-2011年的气象数据,建立研究区SWAT模型土壤数据库、土地利用数据库和气象属性数据库,并将结合所划分的子流域确定水文162个HRUs。 (3)建立了嘉陵江下游流域的SWAT模型,以月尺度为时间步长模拟了流域的月均径流量,以下游流域北碚控制水文站2003-2006年实测径流量为数据基础,对流域径流量模拟中的参数进行敏感性分析,从参数分析结果表中选取了8个对径流量影响最大的参数进行参数校准;以2007-2011年实测径流量数据进行模拟精度验证,结果表明,模型模拟的结果除了在2006相对误差为24.3%,其余年份误差均在正负15%以内,确定性系数在率定期和验证期分别为0.83、0.81,结果表明SWAT模型可以应用在嘉陵江下游流域。 (4)利用2000、2005、2010年三期土地利用数据,并建立研究区全林地覆盖、全耕地覆盖和3种退耕还林情况等5种土地利用/覆盖情景,研究流域在不同土地覆盖情景下的径流量变化,模拟结果表明,土地覆盖的变化会引起径流量相应的变化,但是变化幅度并不大,2000-2010年10年间流域内的径流量减少了5.85%,林地和耕地的增加都会一定程度降低流域径流量,影响流域径流量的主要原因是降水的空间差异性。