SWAT分布式水文模型的应用及与新安江模型的对比研究

摘要

分布式水文模型的研究主要涉及径流、人类活动对径流的影响、水质、生态演化的模拟和水文过程的物理机制。 本文选择黄河上游白河流域和钱塘江密赛流域作为研究区域，结合遥感和地理信息系统，应用分布式水文模型——SWAT模型，对研究区域的径流变化和水量平衡进行了模拟研究，并进行分析与探讨。结果表明，SWAT模型总体上能够预测大面积流域的产水量，具有一定的精度，可以为水资源规划等工作提供科学的决策。同时，将新安江模型也应用在了上述两个地区，将其模拟结果与SWAT模型的模拟结果进行对比分析。得出以下主要结论： (1)进行了分布式水文模型对高原寒区白河流域的模拟研究。本文以唐克水文站作为流域出口断面，采用唐克站逐月实测径流资料进行径流模拟及验证。从模拟结果的精度看，SWAT模型可以满足高山寒冷和资料缺乏地区的水文过程模拟，同时也为研究黄河河源地区的水文过程提供了新的手段。 (2)将英国East Anglia大学的Climatic Research Unit(简称CRU)提供的10”×10”的栅格气象资料应用于白河流域和密赛流域的径流模拟之中，为无气象资料地区的SWAT分布式水文模型的应用提供了可能。 (3)进行了分布式水文模型对湿润地区密赛流域的模拟研究。本文以密赛水文站作为流域出口断面，将密赛流域划分为11个子流域和30个水文响应单元，采用CRU气象数据集作为气象输入资料，以密赛站逐日实测径流资料进行日、月径流模拟及验证，获得了较好的模拟精度。 (4)获得了密赛流域1976--1989年的水量平衡结果，该水量平衡揭示了地表径流、蒸散发、深层下渗所占降雨量的百分比，为认识该流域的水循环提供数据依据。 (5)将新安江模型成功应用到白河流域和密赛流域，将产生的模拟结果与SWAT的模拟结果进行对比分析。在白河流域，新安江模型的模拟结果略好于SWAT模型。在密赛流域，新安江模型的日模拟结果略好于SWAT模型，而SWAT模型的月模拟结果则略好于新安江模型。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.1.1分布式水文模型的研究目的

1.1.2分布式水文模型研究的手段

1.2分布式水文模型研究进展

1.2.1国外研究进展

1.2.2国内研究进展

1.3问题的提出

1.4本文研究的目标与研究思路

1.5本文技术路线

第二章SWAT模型的基本原理和模型结构

2.1 SWAT模型的介绍

2.2模型的发展过程

2.3 SWAT模型的应用情况简述

2.3.1国外研究进展

2.3.2国内研究进展

2.4 SWAT模型的原理

2.4.1地表径流

2.4.2土壤水

2.4.3地下水

2.4.4蒸散发

2.4.5气象

2.4.6输移损失

2.4.7洪水演算

2.5 SWAT模型的结构

2.6本章小结

第三章SWAT模型在黄河河源地区的应用

3.1黄河河源白河流域的自然条件及社会经济条件概况

3.1.1地理位置

3.1.2地貌概况

3.1.3气候概况

3.1.4水文概况

3.1.5土壤概况

3.1.6植被与生态概况

3.1.7社会经济条件概况

3.2黄河河源白河流域径流模拟基础数据库的建立

3.2.1地图投影变换

3.2.2地形数据库的建立

3.2.3土壤数据库的建立

3.2.4土地利用数据库的建立

3.2.5气象数据库的建立

3.3黄河河源白河流域的径流模拟与验证

3.3.1子流域的划分

3.3.2土地利用和土壤类型的叠加计算

3.3.3水文响应单元的划分及生成

3.3.4模型的率定、验证及结果分析

3.5本章小结

第四章SWAT模型在钱塘江密赛流域的应用

4.1钱塘江密赛流域的自然条件及社会经济条件概况

4.1.1地理位置

4.1.1地貌概况

4.1.2气候概况

4.1.3水文概况

4.1.4土壤概况

4.1.5植被与生态概况

4.1.6社会经济条件概况

4.2钱塘江密赛流域基础数据库的建立

4.2.1地图投影变换

4.2.2地形数据库的建立

4.2.3土壤数据库的建立

4.2.4土地利用数据库的建立

4.2.5气象数据库的建立

4.3钱塘江密赛流域的径流模拟与验证

4.3.1子流域的划分

4.3.2土地利用和土壤类型的叠加计算

4.3.3水文响应单元的划分及生成

4.3.4模型的率定、验证及结果分析

4.4本章小结

第五章新安江模型与SWAT模型的对比验证

5.1模型结构

5.2模型中使用的变量

5.3模型的参数

5.4在白河流域上的对比分析

5.5在密赛流域上的对比分析

5.6本章小结

第六章结论与展望

6.1研究内容总结与分析

6.2 SWAT模型的推广建议

6.3问题与讨论

6.3.1模型存在的不足

6.3.2研究展望

参考文献

致谢

附录