气候变化下基于SWAT模型的海拉尔河流域径流模拟研究

摘要

近年来，受全球气候变暖影响，极端气候事件频发，由气候变化引起的水文过程的变化，对人们日常生活产生极大影响，水资源短缺也成为限制经济社会可持续发展的关键因素。因此，研究气候变化对水文过程及水资源的影响，对合理配置和管理水资源具有重要意义。本文以海拉尔河流域为研究对象，通过构建SWAT分布式水文模型，模拟气候变化下流域的径流变化过程，并分析气候变化对径流造成的影响。
　　以ArcGIS9.3为操作平台，整合模型建立所需DEM、土地利用、土壤和水文气象数据，构建模型建立所需的土壤数据库和气象数据库，结合流域实际的水文过程，进行参数敏感性分析及其率定，最终得到影响模拟精度的主要参数，完成海拉尔河流域年、月径流的模拟，并运用Nash系数Ens和相关系数R2两个评价标准对径流模拟结果进行评价，从而确定SWAT模型在海拉尔河流域的适用性。模型在率定期和验证期的径流模拟Nash系数Ens在0.861~0.873之间，相关系数R2在0.877~0.899之间，模拟精度符合要求。因此，SWAT模型适用于海拉尔河流域年、月径流过程的模拟。
　　基于海拉尔河流域1999~2010年的气温、降水和径流数据，运用统计方法分析流域水文、气象要素的年际与年内变化趋势。通过假定未来气候变化情景，依托SWAT模型探讨径流对气候变化的敏感性，并分析气候变化下径流的年内分配，得到流域年均径流与降水呈正相关关系，与气温呈负相关关系，并且径流受降水变化的影响程度大于气温。在气温和降水均保持不变的情况下，各月的径流模拟值最大，随着气温升高、降水减少，各月的径流大致呈减少趋势。应用统计方法定量分析降水和气温对径流变化的贡献率，得到未来降水变化5%~10%，气温变化0.5℃~1℃，降水对径流变化的贡献率约为气温的3.5倍，流域未来径流变化的主要影响因素是降水。
　　鉴于海拉尔河流域降水、径流特点，根据国际标准年径流距平百分率划分不同水文年型，选出丰、平、枯典型年份，进行不同降水和气温组合下的径流模拟。模拟结果表明在不同气候变化情景下，丰、枯、平水年均为径流受降水变化的影响程度高于气温，径流与降水的线性相关系数为丰水年＞平水年＞枯水年，可知降水量越大，径流与降水的线性相关关系越明显。这表明降水和气温变化影响流域径流过程，其中降水变化的影响较为明显，是该流域水资源变化的主要影响因素。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容及技术路线

1.4 研究区概况

2 SWAT模型概述

2.1 SWAT模型的发展

2.2 SWAT模型基本原理

2.3 SWAT模型积/融雪原理

2.4 SWAT模型的基本结构

3 研究区基础数据的整合

3.1 DEM数据

3.2 土地利用数据

3.3 土壤数据

3.4 水文气象数据

4 SWAT模型在海拉尔河流域的应用

4.1 海拉尔河流域SWAT模型的建立

4.2 SWAT模型参数敏感性分析

4.3 SWAT模型的参数率定及其验证

4.4 小结

5 气候变化下海拉尔河流域的径流模拟研究

5.1 统计分析方法

5.2 流域水文气象因子的变化趋势分析

5.3 气候变化下的径流模拟与分析

5.4 气候变化下不同水文年型径流模拟

5.5 小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢