基于SWAT模型塔布河流域水文模拟与预测

摘要

全球气候暖干化趋势和人类活动的日益增强，对陆地生态系统产生了深远的影响，特别是对草原生态系统的影响更加强烈。同时内蒙古荒漠草原地区由于经济发展和人口增长压力导致流域内水资源短缺，加剧了草原的干旱化和荒漠化趋势。在这种背景下，定量研究气候变化和草地退化对水文水资源的影响，有助于当地水资源管理以及草地生态系统的可持续发展，进而改善区域环境。
　　本文以荒漠草原区塔布河流域为研究对象，将SWAT模型应用于草原区内流河，并探讨气候变化和土地利用变化对流域水文过程的影响，分析了不同气候情景和土地利用变化情景下塔布河流域地表径流、泥沙、蒸散和土壤含水量的变化规律。本文主要研究结果如下：
　　（1）对SWAT模型应用于草原区内流河的敏感性进行了分析，确定塔布河流域SWAT模型敏感性参数分别为：SCS径流曲线数，基流α因子，含水层补给的延迟时间，地下水汇入主河道时浅层含水层的水位阈值，地下水再蒸发系数，土壤蒸发补偿系数，降雪日的平均空气温度和融雪因子。
　　（2）对SWAT模型进行了校准和验证，结果显示：校准和验证期的相对误差分别为-12.6％、10.6％，决定系数分别为0.78、0.73，Nash-Sutclife分别为0.75、0.69，说明SWAT模型在草原区内流河有较好的适用性。
　　（3）根据塔布河流域内多年气象监测数据和分析了降水和气温的变化趋势。气温为每10年增加0.42℃，降水年际波动达到50%，据此设定了14种气候情景。根据模拟结果可知：水文要素的变化与降雨呈正相关关系。当气温不变情况下，年降雨增加50%时，塔布河流域年径流增加最大，增加率达到97.3％；而在温度增加2℃，降雨减少50％时，径流下降幅度最大达到-90.2％。温度增加使径流、土壤含水量减少，而蒸散则增加。温度对泥沙的影响相对较小。温度与降雨相比，降雨对水文要素的影响更明显。
　　（4）根据1990年和2015年两期土地利用数据分析可知塔布河流域土地利用变化主要是草地转变为农田，据此分设定土地利用变化为15％草地转变为农田，模拟分析土地利用变化水文要素的变化，结果显示：年均径流、泥沙分别减少10.2％和9％。土壤含水量增加了15.6％，而蒸散的变化率很小仅为0.8％。

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