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浑河太子河流域位于我国城镇最密集的辽中南城市群内,经过几十年的城市发展和工业建设,导致了严重的环境污染和生态破坏,区域的景观格局发生了较大变化,浑河太子河也成为我国污染最为严重的河段之一。本文研究浑河太子河流域的景观动态,期望为流域未来的可持续发展提供依据,并用本研究区的资料对非点源污染模型(SWAT)进行了率定,为进一步研究流域的非点源污染状况、治理区域的水环境提供基础数据。
本文基于3s技术,利用转移矩阵、Kappa指数系列和景观格局指数方法对浑河太子河流域1988-2004年的景观变化进行了分析；对非点源污染模型(SWAT)的参数进行率定,使其适合浑河太子河流域。主要研究内容和成果如下:
1.景观格局分析表明:林地、灌木林、水田和旱地是最主要的景观类型。浑河太子河流域的景观格局在1988-2004年间发生了较大的变化:城镇和农村居民点面积大幅增加主要是由有林地和水田转化而来；水域面积明显增加；水田、旱地和草地面积持续减少；有林地和灌木林面积变化不大；景观格局总体的变化趋势是形状趋于复杂、异质性增加、破碎化加剧,人为干扰的影响较明显。Kappa指数系列的结果表明:主要的景观类型变化幅度小,而在数量和位置上变化较大的水域、城镇和农村居民点用地因在研究区所占比例小其变化没有被表现出来。综合应用各景观格局研究方法能够全面地反映景观的变化,Kappa指数方法是格局指数等方法的有效补充。
2.在实地调查、资料收集与整理的基础上,以GIS技术为支撑,按照SWAT模型的要求,建立了研究区空间数据库(包括数字高程模型、土地利用图、土壤类型图等空间数据)和属性数据库(包括气象、土壤等)。通过DEM地形分析,提取流域的数字水系,并对流域进行离散化,找出流域最佳的子流域划分水平,最小集水面积取50000ha,将流域离散成57个子流域,1280个水文响应单元。
3.采用研究区范围内13个气象站,2001-2005年的气象数据模拟产流产沙过程。通过参数敏感性分析,获得径流和泥沙模拟最为敏感的参数,进行模型参数的校准和验证,结果表明:在年和月的时间尺度上径流校准期和验证期的Ens系数和确定性系数(R2)都分别达到了预设的评价标准(Ens>0.5且R2>0.6),模拟的精度比较高。总的说来,通过对径流参数的率定能使SWAT模型在浑河太子河流域具有比较高的模拟精度,径流模拟结果具有可靠性,同时也说明了SWAT模型在我国东北地区具有适用性。