基于SWAT模型的北洛河典型子流域降雨径流模拟研究

摘要

以黄土高原北洛河流域为研究区域，验证了PERSIANN降水产品在北洛河交口河水文站以上流域的精度，评价了SWAT模型在北洛河两个子流域的适用性，分析了不同DEM数据源、重采样方法、参数率定方法、研究时间尺度及DEM分辨率等因素对葫芦河子流域降雨径流模拟结果的影响。主要得到以下结论:　　(1)总体上，降水产品低估了降水量的值，不能很好地估计极端降水量。对于年平均降水量和汛期极端降水量，直接提取的方法相关系数较线性插值法的值大。降水产品在夏秋季低估降水，在冬春季高估了降水。对于季平均降水量，夏季的精度最高，春季次之。两种提取方法均存在误差，直接提取的方法精度较双线性插值法的精度高。对于PERSIANN降水产品，多年平均降水量随着高程的增大而减小。　　(2)SWAT模型在北洛河两个子流域的模拟结果满足精度要求。基于ASTER GDEM30m数据，针对葫芦河子流域和北洛河吴旗水文站以上子流域两个研究区域，分别建立月尺度的SWAT模型进行降雨径流模拟研究，模拟结果可满足精度要求，总体满足水量平衡。葫芦河子流域的模拟结果较吴旗水文站子流域的模拟结果精度高。　　(3) SWAT模型对于降雨径流的模拟结果差异有不同来源。基于ASTER GDEM和STRM DEM两种不同来源的DEM数据，使用最邻近插值、双线性插值、三次卷积插值三种重采样方法，建立月和日两种不同时间尺度的SWAT模型，分别用SUFI-2和PSO两种方法率定参数，引入多目标优选模型评价模拟结果。结果表明，30m ASTER GDEM数据提取流域地形信息精度最高;重采样后的DEM数据，最邻近插值法得到的DEM数据精度最高。30m ASTER GDEM数据建立的模型，模拟结果优于90m STRM DEM数据建立的模型;重采样的DEM数据建立的模型，最邻近插值法模型模拟的结果最优;最邻近插值法DEM建立的模型，使用SUFI-2方法的率定结果精度最高;月尺度的模型模拟结果比日尺度的模拟结果更优。　　(4)将ASTER GDEM30m数据重采样为9种不同分辨率的DEM数据，分别建立月尺度的葫芦河子流域SWAT模型，对比不同分辨率DEM数据提取的流域水文地形因子差异并模拟径流。DEM分辨率对坡度、面积提取与流域划分影响相对较大，对高程提取影响相对较小。当DEM分辨率高于150m时，模型模拟的结果比较满意且合理，30m DEM数据建立的模型，需经过多次迭代求得最优参数组合;DEM分辨率为120-150m模型的模拟结果较优。分辨率低于600m DEM建立的模型，划分子流域的数量减少，模拟结果存在一定偏差。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 分布式水文模型研究进展

1．2．2 SWAT模型的应用研究概况

1．2．3 不同因素影响下SWAT模型模拟结果差异

1．2．4 降水产品相关的研究应用

1．3 研究内容与技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第二章 研究流域与研究方法

2．1 研究区概况

2．1．1 地理位置和地形地貌

2．1．2 气候水文状况

2．1．3 植被土壤状况

2．1．4 水土保持和水土流失

2．2 研究方法

2．2．1 SWAT模型原理

2．2．2 评价指标

2．2．3 SWAT模型参数率定

2．2．4 多目标优选评价模型

2．2．5 软件处理法

2．3 研究的基础数据

第三章 PERSIANN数据在北洛河流域的精度评价

3．1 材料与方法

3．1．1 研究区域与选用数据

3．1．2 PERSIANN降水产品

3．1．3 数据处理

3．2 结果分析

3．2．1 月以上尺度精度分析

3．2．2 月尺度的精度分析

3．2．3 降水与高程之问的关系

3．3 小结

第四章 不同因素影响下SWAT模型径流模拟结果差异

4．1 材料与方法

4．1．1 研究区域概况

4．1．2 选用数据

4．1．3 DEM数据介绍

4．1．4 SWAT模型建立

4．1．5 不同因素影响下SWAT模型径流模拟结果差异

4．2 结果分析

4．2．1 SWAT模型的适用性评价

4．2．2 不同因素影响下SWAT模型径流模拟结果差异

4．2．3 基于多目标优选评价模型的综合评价

4．3 小结

第五章 DEM分辨率对葫芦河流域径流模拟的影响

5．1 材料与方法

5．1．1 选用数据

5．1．2 SWAT模型建立

5．1．3 参数率定与验证

5．2 结果分析

5．2．2 不同分辨率DEM提取的流域水文地形特征差异

5．2．3 DEM分辨率对径流模拟的影响

5．3 小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 论文的不足及研究展望

参考文献

致谢

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