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基于swat分布式水文模型的河道内生态基流

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四川大学学报（工程科学版） 2013年第1期45卷 85-90页

作者：肖玉成董飞张新华霍风霖彭文启重庆市巴渝水利规划院重庆401147 中国水利水电科学研究院水环境研究所北京100038 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610005 北京市人民政府防汛抗旱指挥部办公室北京100038

河道内生态基流是保证河流健康和基本功能不退化的最小流量,但是,现有的一些研究方法很少从流域内水循环的角度考虑。为此,以赣江袁河流域为例,运用swat分布式水文模型,根据逐日降雨量等资料进行了情景设计,模拟得到了10%～50%多年平均... 详细信息

河道内生态基流是保证河流健康和基本功能不退化的最小流量,但是,现有的一些研究方法很少从流域内水循环的角度考虑。为此,以赣江袁河流域为例,运用swat分布式水文模型,根据逐日降雨量等资料进行了情景设计,模拟得到了10%～50%多年平均降雨量下的河流径流、基流等数据,根据生态基流的概念和内涵,重点分析了袁河中上游特定生态功能保护区的生态基流。计算得到芦溪和茅洲2个保护断面的生态基流分别为1.25和17.0 m3/s,占多年平均流量的11.1%和17.4%,并将该结果与其它方法计算得到的生态基流进行了对比分析,结果表明,通过情景设计,使用swat模型模拟数据计算得到的河道内生态基流与其它方法计算得到的结果基本一致,说明了使用swat模型研究生态基流的可行性。

关键词：生态基流生态需水 swat分布式水文模型情景设计袁河流域

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气候与土地利用变化对涟水流域径流的影响

冰川冻土 2017年第2期39卷 395-406页

作者：冯畅毛德华周慧曹艳敏胡光伟湖南师范大学资源与环境科学学院湖南长沙410081 湖南省水文水资源勘测局湖南长沙410007 长沙市水务局湖南长沙410013 湖南工业大学建筑与城乡规划学院湖南株洲412007

以涟水流域为研究对象,选用1990年、2000年、2010年三期土地利用数据资料,将1985-2014年30 a气象条件相应划分为1985-1994年、1995-2004年、2005-2014年三段气象背景时期,并组合细分为7种模拟情景,应用swat分布式水文模型模拟不同情景... 详细信息

以涟水流域为研究对象,选用1990年、2000年、2010年三期土地利用数据资料,将1985-2014年30 a气象条件相应划分为1985-1994年、1995-2004年、2005-2014年三段气象背景时期,并组合细分为7种模拟情景,应用swat分布式水文模型模拟不同情景下的径流量,探讨气候和土地利用变化对流域径流的影响。利用PSO粒子群优化算法,以克林效率系数KGE为目标函数,通过湘乡站实测径流数据校准模型参数。运用p-factor、r-factor评价模拟的不确定性,采用相关系数R2、纳什效率系数NS和偏差百分比PBIAS评价模型模拟效果,评价结果表明不同土地利用情景下,校准期和验证期的模拟效果均达到可信程度,模拟的不确定性较小。组合情景间模拟分析结果表明,1985-2014年30 a间,气候变化使涟水流域径流不断减少,土地利用变化使径流有所增加,年径流深总体呈现下降趋势。气候变化对涟水流域径流变化的影响贡献率在逐渐上升,从71.4%上升到了86.3%。土地利用变化对径流变化的影响贡献率则相应下降,从28.6%降低至13.7%。因此,在气候变化背景下,科学管理流域水资源还需要充分考虑流域土地资源空间配置结构和利用方式。

关键词：气候变化土地利用变化 swat分布式水文模型 PSO算法克林效率系数KGE 不确定性分析涟水流域

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CMADS数据集在呼兰河流域的适用性评价

灌溉排水学报 2024年第1期43卷 60-68页

作者：陈楷王立权刘岩刘家溪黑龙江大学水利电力学院哈尔滨150080 黑龙江省水利科学研究院哈尔滨150080

【目的】探究中国大气同化数据集(CMADS)在呼兰河流域水文模拟的适用性。【方法】对CMADS与传统水文站降水、气温数据的精度及时空分布特征进行分析,构建CMADS与传统水文站2种气象数据驱动流域有、无水库控制水系情景下的swat模型,同时... 详细信息

【目的】探究中国大气同化数据集(CMADS)在呼兰河流域水文模拟的适用性。【方法】对CMADS与传统水文站降水、气温数据的精度及时空分布特征进行分析,构建CMADS与传统水文站2种气象数据驱动流域有、无水库控制水系情景下的swat模型,同时使用SUFI-2算法以月值实测断面径流数据为准进行模型参数的率定和验证,评价该数据集作为气象驱动数据的适用性及对传统水文站数据的可替代性。【结果】(1)2种气象数据具有较强的线性相关性和对应关系,且时空分布特征相似,年内变化趋势一致。(2)在无水库呼兰河干流水系,CMADS数据驱动的模型率定期R^(2)=0.92、NSE=0.91、PBIAS=18.53%,验证期R^(2)=0.94、NSE=0.96、PBIAS=10.51%;在有水库通肯河水系,模型在率定期R^(2)=0.89、NSE=0.82、PBIAS=12.79%,验证期模型R^(2)=0.93、NSE=0.86、PBIAS=12.03%,模拟结果均达到径流模拟评价标准。【结论】CMADS+swat模型比传统水文站在呼兰河流域径流模拟整体效果更佳、模拟精度和适用性更好,与实测值更为接近,可为缺少气象数据的研究区建立swat模型提供数据支撑。

关键词： swat分布式水文模型 CMADS数据集水文模拟时空分布特征适用性评价

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滦河流域径流量变化及水文干旱的识别研究

滦河流域径流量变化及水文干旱的识别研究

作者：周舒晗天津大学

学位级别：硕士

受气候变化和人类活动的双重影响,流域水资源短缺及极端水文事件频繁发生,制约着社会经济的发展。基于此,论文开展流域范围内径流量变化和干旱识别问题的研究,对于水资源合理开发利用具有重要意义。滦河流域是海河流域的四个一级分区之... 详细信息

受气候变化和人类活动的双重影响,流域水资源短缺及极端水文事件频繁发生,制约着社会经济的发展。基于此,论文开展流域范围内径流量变化和干旱识别问题的研究,对于水资源合理开发利用具有重要意义。滦河流域是海河流域的四个一级分区之一,是津、唐等地区重要的水源地之一,也是我国水资源系统最脆弱,且干旱频发的地区之一。为此,基于流域长期水文气象观测资料,采用统计学方法分析流域水文气象要素变化,并判断流域径流趋势性、阶段性特征;利用swat水文模型、Budyko分解模型及几何模型,分析气候变化和人类活动对滦河流域径流量变化的影响程度。在国内外干旱识别研究的基础上,结合流域swat水文模型,提出了一种干旱识别方法,并用于滦河流域水文干旱的识别研究。通过上述研究,以期为流域水资源科学管理、合理规划和干旱应对提供参考,主要研究内容和成果如下:(1)利用统计学方法检验水文气象数据的趋势性,并对流域径流序列的变异点进行识别,结合其下垫面变化,最终确定滦河流域径流量的变异点为1979年。据此,将整个径流序列划分为基准期(1957979年)和人类活动时期(1980010年)。(2)建立流域swat分布式水文模型,模型率定和验证期的效率系数都在0.55以上。其中,李营水文站率定期的R2、Ens值分别是0.76、0.76。承德水文站验证期的R2、Ens值分别是0.82、0.83。(3)针对气候变化和人类活动对径流量影响程度的研究,利用Budyko分解模型、几何模型及模型模拟的定量识别方法,分别评估了流域气候变化和人类活动对径流量变化的贡献率。其中,Budyko分解模型计算得到的气候变化和人类活动对径流的影响程度平均值分别为25.0%和74.9%。利用几何模型计算得到气候变化和人类活动因素对径流的影响程度平均值分别为24.7%和75.3%。基于swat水文模型模拟的方法,计算可知,由于气候变化、人类活动对径流量减少的贡献率分别为63.8%和36.2%。(4)根据干旱和缺水的识别方法,定量评估了滦河流域的流域干旱、河道缺水和流域缺水。结果显示,各子流域发生流域干旱的平均历时较流域缺水和河道缺水的历时长,子流域发生流域干旱引起的缺水量最高,至少是河道缺水的两倍。相比于流域缺水,河道缺水引起的缺水量较高。

关键词：径流量气候变化和人类活动 swat分布式水文模型干旱缺水

基于swat模型的青秀山蜡烛湾水系生态需水研究

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基于SWAT模型的青秀山蜡烛湾水系生态需水研究

作者：黄若蓝中南林业科技大学

学位级别：硕士

青秀山蜡烛湾水系是青秀山风景名胜区最大的水景景观,虽然水体面积广阔,水景景观形式多种多样,但是蜡烛湾景区却没有固定的水源对其进行水源补给,水体多为静止或流动性差的封闭性缓流水体,具有易污染、水体环境容量小、水体自净能力差... 详细信息

青秀山蜡烛湾水系是青秀山风景名胜区最大的水景景观,虽然水体面积广阔,水景景观形式多种多样,但是蜡烛湾景区却没有固定的水源对其进行水源补给,水体多为静止或流动性差的封闭性缓流水体,具有易污染、水体环境容量小、水体自净能力差等特点。而蜡烛湾水系的补水来源仅仅依靠降雨和人工补给。为了探讨不同土地利用方案在不同降雨频率年年内的生态需水量在时间和空间上生态需水量的变化情况,选择所需人工补水量最少的方案为较佳设计方案,并计算出在不同频率年的人工补水量。为蜡烛湾景区生态环境的可持续发展、节约人工灌水量,以及更好地维持景观效应,对其生态需水量和人工补水量的研究有着重要的实际意义。通过收集蜡烛湾地区的土壤数据、土地利用数据、水系分布数据、DEM图等,以及南宁市1981-2010年的各项气象数据作为构建模型平台的基础输入数据,运用swat分布式水文模型,在改变林地和景观绿地的占地面积百分比的基础上设置了A、B两个不同的土地利用试验方案,选择输出数据当中不同子流域的蒸发量、渗漏量、产流量、土壤含水量最为计算生态需水量和人工补水量的计算数据,结果如下：从不同频率年年内的生态需水量对比分析中发现,随着降雨频率的增大,降雨量的减少,生态需水量会逐渐递增,且在降雨频率P=20%和75%时,林地景观生态需水量方案B比方案A分别增长了2.46%、4.05%,而在P=50%,方案A的生态需水量比方案B增长了3.5%。在降雨频率P=20%、50%、75%时,绿地景观生态需水量分别增长3.6%、3.1%和4.4%,水域景观生态需水量分别增长了0.15%、0.25%和1.2.%;当降雨频率P=20%,方案A和方案B年景观生态需水总量分别为1468261.73mm和1563801.13mm;当降雨频率P=50%,方案A和方案B年景观生态需水总量分别为1531268.05mm和1673278.82mm;当降雨频率P=75%,方案A和方案B年景观生态需水总量分别为1649678.14mm和1821254.31mm。当降雨频率P=20%、50%、75%时,方案B比方案A各子流域景观生态需水量分别增长了6.5%、9.3%和10.4%。由上结果分析,得出以下结论：(1)基于最省水经济的原则,在不同的降雨频率下,土地利用方案A的景观生态需水量均低于方案B,且随着降雨量的减少,方案A所需的生态需水量与方案B比较,其增幅越大,可见在枯水年这种优势表现的更为明显。(2)在频率年P=20%、50%、75%时,年内所需的人工补水量分别为894761.09、956773.94、1014395.9。

关键词：景观生态需水量 swat分布式水文模型园林规划青秀山

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基于生态流量保障的东方红水库优化调度研究

基于生态流量保障的东方红水库优化调度研究

作者：陈楷黑龙江大学

学位级别：硕士

目前国内,传统的水库管理策略主要集中在防洪和利用效益最大化上,往往忽视了对河流生态系统的维护。然而,随着社会进步和环保意识的提高,水库的运行管理向一个更加全面的方向发展,即在追求经济效益的同时,也注重对河流生态的保护和修复... 详细信息

目前国内,传统的水库管理策略主要集中在防洪和利用效益最大化上,往往忽视了对河流生态系统的维护。然而,随着社会进步和环保意识的提高,水库的运行管理向一个更加全面的方向发展,即在追求经济效益的同时,也注重对河流生态的保护和修复。进行水库生态调度的研究核心目标在于评估现行调度方案对河流生态的效应,并检验所构建生态模型的准确性。随着生态调度技术的不断进步和人类对气候变化规律理解的加深,研究气候变化对水资源的影响已成为必然趋势。通过分析未来气候变化对流域水库生态调度的潜在影响,可以预测未来水资源的变化趋势以及现有调度方案对生态系统的长远影响。本文以东方红水库为研究对象,从流域未来气候变化情景下径流过程入手,明确了东方红水库的生态调度目标,并构建了一个旨在平衡发电与生态需求的多目标水库生态调度模型。通过运用精英策略增强的快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)来解决调度问题,并从中选出了典型年度的最佳生态调度方案。论文的主要研究内容与结论如下:(1)构建中国气象同化驱动数据集(CMADS)与传统水文站两种气象数据驱动流域分布式水文模型,对CMADS与传统水文站降水、气温数据的精度及时空分布特征进行分析,评估了CMADS数据集作为气象驱动数据的适用性及其对传统水文站数据的替代潜力。研究结果显示,CMADS支撑下的模型率定期和验证期模拟效果非常好、吻合程度高、偏差小,比传统水文站在研究区具有更好的模拟精度和适用性。选用假定法建立气候变化情景,在CMADS气象观测数据基础上。在CMADS气象观测数据的基础上,设定了气温分别升高0.5℃、1℃、1.5℃以及降水量分别增加5%、6%、7%的多种气候变化情景。利用已经校准的swat模型,对2024-2050年期间的未来气候情景进行了模拟分析。(2)采用最枯月平均流量法和年内分布计算法来分别估算生态所需的最小流量和适宜流量。通过对比Tennant方法的评价指标,可以得到,不论是在常规用水期(从10月到次年3月)还是鱼类繁殖和生长旺盛期(从4月到9月),这两种水文计算方法得到的生态流量过程在Tennant评价体系中的结果均与水库的生态条件和年度径流需求相吻合,表明这些计算结果合理且可信。(3)构建了一个多目标优化模型,其核心目标在于最大化发电量和提升年内生态流量的满足率,采用NSGA-Ⅱ求到最优解集,通过实施生态调度,能够在最大程度满足目标函数要求。根据计算成果,丰水年的年内生态流量满足率为100%,最大发电量为119.5万KW·h;平水年次之为96.14%,最大发电量为104万KW·h;枯水年最低为92.27%,最大发电量为89.3万KW·h。

关键词： CMADS swat分布式水文模型生态流量多目标生态调度 NSGA-Ⅱ

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基于swat模型太子河流域径流模拟

辽宁师范大学学报（自然科学版） 2021年第2期44卷 240-247页

作者：朱正如苑晨吕乐婷辽宁师范大学地理科学学院辽宁大连116029

在太子河流域建立了swat(Soil and Water Assessment Tool)分布式水文模型,并采用SUFI-2算法进行参数敏感性分析以及参数率定、模型验证与不确定性分析,对太子河流域的1956—2016年水文过程进行了模拟.研究结果显示:①模型运行时所用的... 详细信息

在太子河流域建立了swat(Soil and Water Assessment Tool)分布式水文模型,并采用SUFI-2算法进行参数敏感性分析以及参数率定、模型验证与不确定性分析,对太子河流域的1956—2016年水文过程进行了模拟.研究结果显示:①模型运行时所用的一些水文参数,会影响模型的模拟结果,如基流α系数ALPHA_BF、地下水延迟时间GW_DELAY、土壤蒸发补偿系数ESCO、浅层地下水再蒸发系数GW_REVAP、最大冠层蓄水量CANMX、生物混合效率系数BIOMIX、SCS径流曲线系数CN2、饱和水力传导系数SOL_K、土壤饱和容重SOL_BD、土壤表层到底层的深度SOL_Z这几个参数最敏感;②太子河流域所有水文站的月径流模拟线与实测径流线较接近,率定期和验证期水文站的决定系数R2值均大于0.5,Nash-Sutcliffe系数(ENS)均大于0.5,太子河流域swat模型月径流模拟效果较好;③太子河流域实际蒸散发量的空间分布呈现由西向东递减的趋势,西部平均蒸散发量约为550 mm,东部平均实际蒸散发量约为431 mm.太子河流域产水量的空间分布呈现由西向东递增的趋势,东部平均产水量约为547 mm,西部平均产水量约为149 mm.

关键词：太子河 swat分布式水文模型 SUFI-2算法决定系数 Nash-Sutcliffe系数

基于swat模型杭锦旗黄河南岸灌区排水溯源特征研究

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