基于SWAT模型的青秀山蜡烛湾水系生态需水研究

摘要

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。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的与意义

1．3 相关概念

1．3．1 生态水文学

1．3．2 生态水文效应

1．3．3 生态需水

1．3．4 景观生态需水

1．4 研究现状

1．4．1 生态需水研究进展

1．4．2 分布式水文模型研究进展

1．4．3 SWAT分布式水文模型研究进展

1．4．4 GIS和RS在水文模型中的运用

1．5 研究的主要内容

1．6 研究技术路线

2 研究区域概况及研究方法

2．1 研究区域概况

2．1．1 自然地理环境概况

2．1．2 蜡烛湾水系水文概况

2．2 SWAT模型及生态需水计算原理

2．2．1 SWAT模型简介

2．2．2 SWAT模型结构

2．2．3 林地生态需水计算模型

2．2．4 景观绿地生态需水计算模型

2．2．5 湿地生态需水计算模型

2．2．6 水域生态需水计算模型

2．3 基础数据处理

2．3．1 DEM高程图

2．3．2 土地利用数据

2．3．3 土壤数据

2．3．4 气象数据

2．4 基于SWAT模型的蜡烛湾水系模拟平台构建

2．4．1 水系河网的生成及子流域的划分

2．4．2 HRU划分

2．4．3 气象数据及模型运行参数的生成

2．5 试验方案设计

2．5．1 模拟土地利用的选择

2．5．2 模拟降雨频率的选择

2．5．3 方案设计

3 模拟结果与分析

3．1 不同频率年年内生态需水量变化分析

3．1．1 林地景观生态需水量结果分析

3．1．2 绿地景观生态需水量分析

3．1．3 水域景观生态需水量分析

3．2 不同子流域生态需水量变化分析

3．3 蜡烛湾景观生态需水总量分析

3．4 人工补水量分析

4 结论

4．1 结论

参考文献

附录

攻读学位期间的主要学术成果

致谢