基于SWAT模型的水文模拟及径流响应分析

【摘要】渭河作为黄河的第一大支流,在气候变化影响下水文循环不断加剧,近年来水文情势在深度和广度上都发生了巨大的改变。渭河流域关中段作为农耕文明源远流长的地区,人类活动渗透到区域水文循环的方方面面。本文以渭河流域关中段为研究对象,分析水文循环要素变化特征和原因,采用SWAT分布式水文模型,模拟径流变化,分别分析影响径流的气象因子和土地覆被因子。主要得到以下结论：1.定量的探索和揭示了水文循环要素变化特征及影响因素：①太阳辐射可以深刻的影响地表蒸发能力,从而改变水量平衡过程。研究表明研究区年太阳辐射呈现下降趋势,递减率为1986MJ/(m3·a),出现了“变暗”趋势,定量分析得到影响太阳辐射的最主要气象要素为日照时数。②降水是自然界水循环过程中最为活跃的因子,诸多特征值对水文循环过程有着不可忽视的重要作用。定量分析了研究区降水频次,认为：年降水量与强降水频次具有较高的相关性,与年降水频次的相关性不高。③潜在蒸散发参与到水文循环的物质运移和能量转换中。定量分析表明研究区1955-2012年潜在蒸发量呈现降低的趋势,线性倾向率为9.16mm/10a。相应时间序列内的平均气温呈现出增加的趋势,线性倾向率为0.39℃/10a,存在“蒸发悖论”现象。研究结果表明对潜在蒸散发影响最为显著的气象要素为：平均风速、日照时数、日较差。④实际蒸散发在水文循环对气候变化的响应研究中具有重要的指示意义。研究发现1980-2012年,研究区实际蒸散发呈现下降趋势,与降水呈现较好的线性关系,实际蒸发量受到降水量的控制。⑤径流是降水和蒸发之后地表水的一种存在状态,对降水和蒸发变化有着显著的响应。月尺度上,高斯函数拟合的径流量呈现正态分布趋势。多年尺度上径流量处于不断下降趋势。基于P-III型皮尔逊曲线的水文频率分析得到Cv值介于0.4-0.8。2.应用SWAT分布式水文模型,在月尺度和年尺度上模拟了研究区的径流,得出结论：对月尺度的模拟要优于年尺度的模拟效果。同时定量区分了气候变化和人类活动对径流量的影响,研究结果表明,气候变化对径流的影响占到30-%40%,而人类活动对径流的影响占到60%-70%。3.针对气候要素对径流变化的影响,论文采用基于气候弹性系数、基于干旱指数以及基于Budyko曲线的径流敏感性评价方法,对渭河流域关中段的径流敏感性进行定量评价。三种研究方法得出一致结论,认为降水量是径流变化的最敏感因子。基于气候弹性系数的径流敏感性分析结果表明,径流对降水的气候弹性系数介于0.035-2.84之间,即10%的降水变化率会引发0.35%-28.4%的径流变化率。基于干旱指数的径流敏感性分析结果表明,干旱指数变化10%,径流将发生14%-25%%的变化率。基于Budyko曲线的径流敏感性分析结果表明,10%的降水增加量会引起17%的径流量增加量,10%的潜在蒸散发增加量会引起6%的径流增加量。4.针对土地利用覆被变化对径流的影响,在SWAT模型的基础上,考虑不同土地利用覆被情景下的径流响应值,划分出不同等级的径流敏感性区域。通过设置情景类型,利用分布式水文模型来模拟不同土地利用覆被情景下的径流量。模拟结果发现,在径流总量的变化上,不同土地利用情景对径流的影响程度存在较为显著的差异：耕地覆被情景(S3)>草地覆被情景(S2)>林地覆被情景(S1)>最优组合覆被情景(S4)。5.根据土地利用覆被下的径流响应评价结果,考虑流域水系、土地利用覆被以及降雨量等因素,在SWAT模型划分的流域响应单元基础上,以渭河流域关中段2000年土地利用现状图为基准,对渭河流域关中段的径流响应程度进行分区,共划分5个区：极敏感区、高度敏感区、中度敏感区、轻度敏感区以及一般敏感区。
【作者】刘闻；
【导师】曹明明；宋进喜；
【作者基本信息】西北大学，自然地理学，2014，博士
【副题名】以渭河流域关中段为例
【关键词】水文循环要素；SWAT水文模型；径流敏感性；径流响应；渭河关中段；

【参考文献】
[1]郭艳珍.基于Nakagami-m衰落的高移动性无线信道建模与仿真[D].西南交通大学,通信与信息系统,2014,硕士.
[2]吴雪兰.从锌浸出渣中回收镓锗的研究[D].中南大学,矿物加工工程,2013,博士.
[3]杜菲.新媒体环境下大陆青春励志剧的传播研究[D].西南大学,传播学,2014,硕士.
[4]励东东.粘贴加固预应力砼连续箱梁桥的受力特性分析[D].长安大学,桥梁与隧道工程,2013,硕士.
[5]袁昊,刘廷建,邓睿.基于粗糙集数据挖掘技术开发的用水量计划系统[J].科技情报开发与经济,2004,02:179-181.
[6]包灵智.汉语速成教学中语言环境优化探讨[D].西安外国语大学,汉语国际教育,2013,硕士.
[7]彭程.会计师事务所规模与IPO审计质量[D].北京交通大学,2014.
[8]陈思思.光雾山地区景观格局分析[D].成都理工大学,地图学与地理信息系统,2013,硕士.
[9]刘丹萍.国家危难时刻美国公民自由与国家安全间的关系模式[D].上海外国语大学,英语语言文学,2013,硕士.
[10]菅伟薇.论李佩甫乡土小说中的离土叙事[D].华中师范大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[11]李佳.人教版八年级语文教材整合与阅读教学研究[D].内蒙古师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[12]翟长峰.全面预算管理在聊城供电公司中的应用研究[D].山东大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[13]郝珍珍.八肽胆囊收缩素对高糖所致大鼠视网膜色素上皮细胞损伤的干预作用[D].河北医科大学,眼科学,2014,硕士.
[14]刘珺.结晶器反向振动控制模型及铸坯质量研究[D].燕山大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[15]刘美丽.中国海外并购技术整合风险案例研究[D].浙江大学,2013.
[16]棘彦焱.二十世纪中国和声学的发展与演变[D].东北师范大学,音乐学,2012,硕士.
[17]朱守信.XYZ构式隐喻的认知语言学研究[D].南京师范大学,英语语言文学,2012,硕士.
[18]杨博彦.保险公司经营交强险盈亏原因的实证研究[D].浙江工商大学,保险（专业学位）,2014,硕士.
[19]董彦邦.中韩两国建设世界一流大学之比较[J].评价与管理,2014,03:19-25.
[20]毛羽丰.上海市科委科技信息服务改革的案例研究[D].电子科技大学,公共管理（专业学位）,2012,硕士.
[21]姜莉.我国国库管理制度改革及发展方向研究[D].西南财经大学,财政学,2004,硕士.
[22]盛洁.美国技术性贸易壁垒对我国出口的影响及对策[D].吉林大学,国际贸易学,2014,硕士.
[23]王熙.中国货币政策产业效应的非对称性分析[D].天津财经大学,金融学,2012,硕士.
[24]李国家.轧辊生产企业合同转化的优化模型和求解算法[D].东北大学,系统工程,2011,硕士.
[25]秦铸.浅谈CAD技术在航空工艺装备中的应用[J].航空工艺技术.1989(05)
[26]唐红杰.IT企业知识型员工激励因素的实证研究[D].西南大学,企业管理,2013,硕士.
[27]洪瑶.我国古代档案法规研究[D].安徽大学,档案学,2013,硕士.
[28]孙燕.金莲花黄酮水解机制及抗氧化活性研究[D].苏州大学,药物化学,2013,硕士.
[29]兰爽.GSM900/DCS1800线性双频段功率放大器的设计与仿真[D].燕山大学,信号与信息处理,2014,硕士.
[30]陶冲子.印尼留学生汉语声调感知的辨认和识别实验[D].广西师范大学,语言学及应用语言学,2014,硕士.
[31]梁森.基于4C’s的纸质媒体营销策略研究[D].兰州理工大学,工商管理,2013,硕士.
[32]莫满芳.微流控芯片毛细管电泳在细胞分析中的应用研究[D].广东药学院,中药学,2013,硕士.
[33]吴文涛.砌体结构温度裂缝的研究[D].天津大学,结构工程,2004,硕士.
[34]韩力.时间副词“正”、“正在”、“在”的优先序列研究[D].华中师范大学,汉语言文字学,2012,硕士.
[35]胡煦杰.基于网络服务质量的Linux频宽控制设计与实现[D].苏州大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[36]崔盈盈.HOXA11在胃癌中的表观遗传学调控及其在Wnt信号通路中的功能研究[D].中国人民解放军医学院,消化内科,2013,硕士.
[37]程豪,黄磊,刘昌平,谭怒涛.基于笔画和Adaboost的两层视频文字定位算法[J].自动化学报,2008,10:1312-1318.
[38]王永存.石墨烯场效应晶体管设计加工及特性研究[D].中北大学,2014.
[39]王婧超.衰老肾小管上皮细胞旁分泌TGF-β1促进上皮间充质转分化[D].河北医科大学,内科学,2013,硕士.
[40]王兆礼.深澳湾浅海养殖生态效应及服务价值的初步研究[D].上海海洋大学,水产养殖,2013,硕士.
[41]郝志新.技术联盟创新能力影响因素研究[D].渤海大学,企业管理,2014,硕士.
[42]王文卓.基于面向对象的风电场监控系统研究及开发[D].中国电力科学研究院,可再生能源,2013,硕士.
[43]杨金蕾.民办高校教育质量保障体系研究[D].西安科技大学,工商管理,2013,硕士.
[44]王立为.基于带标记核磁共振图像的左心室运动分析[D].华中科技大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[45]于佳慧.少儿图书的互动性设计研究[D].燕山大学,设计艺术学,2013,硕士.
[46]朱彬.社会自组织在基层社会管理中的作用研究[D].天津大学,公共管理,2013,硕士.
[47]柴菊.弗洛姆爱的思想及其对中国当代社会建设价值研究[D].西安科技大学,马克思主义中国化研究,2014,硕士.
[48]曾煜情.泉州市第一医院发展战略研究[D].华侨大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[49]许莉.文化创意产业园区投资决策及运营模式研究[D].北京交通大学,2012.
[50]张鹏博.基于多重连接探针扩增技术（MLPA）高灵敏度检测多重microRNA[D].河北大学,生物化学与分子生物学,2014,硕士.