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黄土高原地区水土流失严重,探究不同因素对水文模型模拟结果的影响规律,借助模型研究土地利用及气候变化等条件对地区径流的影响,可为研究区开展水资源科学调配及合理利用提供参考。基于此背景,本文选择黄土高原地区北洛河上游刘家河水文站以上流域为研究对象,构建流域SWAT模型,进行参数敏感性分析与率定,得出模型在研究流域的适用性。探究亚流域数目以及雨量点分布对流域SWAT模型模拟结果的影响,并在此基础上进行研究流域土地利用及气候变化下的径流预测。研究得出如下结果:(1)按照不同集水面积阈值划分亚流域,通过不同亚流域数目对径流、泥沙、氮磷等营养物负荷模拟结果的影响分析,确定流域合理的亚流域划分水平。研究流域从最粗略的亚流域划分到较精细划分的过程,径流、泥沙以及营养物负荷的变化均呈现先显著上升或下降,最后趋于稳定的规律,说明较低的亚流域划分水平对模型结果是不稳定的。综合考虑模型模拟的精度和效率,确定北洛河上游刘家河水文站以上流域合理的亚流域数目为25个左右。(2)基于ArcSWAT模块,划分25个亚流域,377个水文响应单元,确定流域总出水口,构建1980-1990年北洛河上游刘家河水文站以上流域SWAT模型。综合SWAT-CUP软件提供的全局(Global)和一次一个(one-at-a-time)两种参数敏感性分析方法进行分析,最终确定对CN2(径流曲线数)、CANMX(冠层最大出水量)、SOL_Z(最大根系深度)等26个参数进行率定。根据SUFI-2算法的参数率定结果:在校准期R~2=0.56、NS=0.56,验证期R~2=0.52、NS=0.38,校准期R~2和NS的模拟结果均比0.5大,校准的结果是令人满意的,验证期R~2>0.5、NS>0.36,验证结果是可以接受的,因此SWAT模型适用于研究流域的模拟研究。(3)与25个雨量站密度时的模拟结果相比,当雨量站密度分别为1、5、10、15、20、25个时,引起的径流模拟的相对误差较小,其相对误差波动幅度不超过23%,泥沙模拟的相对误差较大,其相对误差波动幅度最大为72%;雨量站选取于流域上、中、下游不同位置分布时,径流模拟相对误差最大值出现在雨量站选取于流域下游时,比25个雨量站密度时的模拟结果小了5.4%,泥沙模拟的相对误差最大值出现在雨量站选取于流域上游时,比25个雨量站密度时的模拟结果小了63%。因此在输入模型降雨数据时,应着重考虑雨量点分布情况,选择更多的雨量站数量,注意站点在流域上、中、下游的分布情况,减小雨量点分布差异带来的计算和模拟误差,提高模型模拟精度。(4)在上述研究的基础上,分析了流域1980、1995、2000年土地利用变化并做了径流预测。1980-2000年流域耕地面积增加,林地、牧场、干草面积减小,水域、城镇、农村居民点和未利用土地四种土地类型的面积变化不大,地表径流预测结果总体呈减小趋势。以1980年为基准:1980-1995年,牧场和干草面积之和增加最大,使得其对降水的涵养作用增强,径流预测结果减小;1980-2000年耕地增加的面积比牧场和干草总共减小的面积多,使得原本处于干旱半干旱区的地表强烈的蒸发增强,径流预测结果减小;进行不同气候情景下的径流模拟预测发现:保持气温不变,随着降水的增加流域径流模拟值变大;在降水不变的前提下,随着气温的升高,蒸发蒸腾作用增强,径流模拟值变小。当降水和气温发生较小的变化但增减趋势相反时,也会引起较大的径流量变化。需要指出的是,本文虽然研究了亚流域划分和雨量点分布对模型模拟结果的影响,并在此基础上进行了土地利用和气候变化下的径流预测,但未对不同时间尺度和不同算法下的模型模拟精度做进一步研究。开发新算法,提高模型模拟精度是下一步需要研究的方向。