基于SWAT模型的中尺度流域径流变化过程模拟_李庆云

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1、第37卷第11期人民黄河Vol．37，No．112015年11月YELLOWＲIVEＲNov．，2015【水文泥沙】基于SWAT模型的中尺度流域径流变化过程模拟12311李庆云，李大山，余新晓，孙艳伟，王富强(1．华北水利水电大学水利学院，河南郑州450045;2．陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西西安710001;3．北京林业大学水土保持学院，北京100083)摘要:采用黄土丘陵沟壑区耤河流域1962—2008年逐日水文气象数据，基于GIS空间分析功能建立空间和属性数据库，利用SWAT模型对该流域过去47a的径流变化过程进行了模拟与验证。结果表明:

2、对于年、月尺度径流的校准与验证，模拟值和实测值变化趋势保持一致，但模拟值总体上均偏大;校准期年均流量模拟值的相对误差、与实测值的复相关系数、效率系数分别为15．3%、0．638、0．720，验证期分别为26．0%、0．569、0．511，可见验证期的模拟效果不如校准期的;月均流量也有类似的模拟效果，但不如年均流量模拟效果好。关键词:SWAT模型;径流模拟;中尺度流域;耤河流域中图分类号:P333文献标志码:Adoi:10．3969/j．issn．1000-1379．2015．11．002近年来，集成GIS/ＲS技术和DEM的分布式水文ents/pes

3、ticide)、土壤侵蚀(erosion)、土地覆被(land［1－2］模型发展迅速，其中SWAT(SoilandWaterAssess-cover/plant)、管理措施(managementpractices)、水体mentTool)模型凭借其完善的模型结构与强大的模拟(waterbodies)等模块组成。水文模拟要求的数据包能力，在流域水文过程模拟和水资源管理中得到了广括空间数据和属性数据两种，前者需要输入DEM、土泛应用。SWAT模型能够模拟复杂的大中尺度流域不地利用图、土壤图、水系图等，后者主要包括水文、气同的水文物理过程(包括水、沙和化学

4、物质的输移、转象、土壤理化性质等数据。按照如下流程运行模型:化)，并能在缺乏资料的地区建模，应用最广泛的领域①建立属性数据库，文件格式为DBF/txt;②利用DEM包括径流输沙过程、气候变化和土地利用/覆被变化划分子流域;③输入土地利用图和土壤图，生成HＲUs［3－5］(LUCC)的水文效应、非点源污染模拟等。(水文响应单元);④输入各气象站的数据。有关黄土高原沟壑纵横、植被稀少、水土流失严重，在SWAT模型的原理及结构见文献［7］。全球气候变化背景下，该区域近50a来气温上升，降2研究流域与数据来源［6］水减少，暖干化趋势明显，成为我国陆地生态系统

5、的脆弱区和敏感区。近几十年在该区域实施了大量水2．1研究流域土保持以及植被恢复工程，深刻地改变了覆被格局，对耤河流域位于甘肃省，属黄土丘陵沟壑区第三副2水文水资源情势产生了极大影响。笔者根据黄土高原区，是渭河中上游的一级支流。流域面积1019km，黄土丘陵沟壑区第三副区中尺度流域———耤河流域的海拔1069～2700m。研究区属暖温带半湿润半干旱气象、水文条件，构建了基于SWAT的分布式水文模的过渡地带，多年平均气温11．1℃，最高年均气温型，对该流域1962—2008年的径流变化过程进行了模17．1℃，最低年均气温6．4℃。流域多年平均降水量拟，分

6、析了流域水文过程的变化规律，并探讨了分布式为555．8mm，年降水量最小值为368．0mm、最大值为水文模型在黄土丘陵沟壑区的适用性。860．0mm，年降水量的60%以上集中在6—9月。流1模型简介收稿日期:2014-11-05基金项目:国家自然科学基金资助项目(41401038，51379078);SWAT是USDA(UnitedStatesDepartmentofAgri-“十二五”国家科技支撑计划项目(2011BAD38B0205)。culture)－AＲS(AgriculturalＲesearchService)在作者简介:李庆云(1983—

7、)，女，河南济源人，讲师，博士，主要从事生态水文学研究工作。SWＲＲB模型基础上发展起来的大中尺度流域长时间通信作者:余新晓(1961—)，男，甘肃平凉人，教授，博士生导序列、具有很强物理机制的分布式水文模型。该模型师，研究方向为水土保持与生态水文。E-mail:qingyunlyjs@163．com由气候(climate)、水文(hydrology)、养分/农药(nutri-·4·人民黄河2015年第11期域内主要分布的土类有褐土、黄绵土、冲积土、棕壤土、SOL_K、SOL_Z、SUＲLAG、CANMX、ESCO等参数进行模红黏土等，其中褐土是该流

8、域典型的地带性土壤，其次型校准，结果见表1。是黄绵土。流域主要土地利用类型为耕地(梯田)、林表1模型主要参数