川中紫色丘陵区径流泥沙SWAT模型的模拟应用分析_曾赟

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1、第15卷第3期地球信息科学学报Vol.15,No.32013年6月JOURNALOFGEO-INFORMATIONSCIENCEJun.,2013川中紫色丘陵区径流泥沙SWAT模型的模拟应用分析12曾赟，魏琳（1.四川农业大学信息工程技术学院，雅安625014；2.金堂县水务局，金堂610400）摘要：针对川中丘陵区紫色土坡耕地严重水土流失，选取典型代表李子溪流域为研究区，构建了其SWAT的模型数据库，包括地形、土壤、气象和土地利用数据库。并利用赵家祠水文站1970-1979年的实测径流和泥沙资料，对该

2、流域的SWAT模型参数进行率定再采用1980-1986年的实测资料，对模型的适用性进行验证，同时用相对误差Re和Nash确定性系数Ens评价模拟效果。结果显示，径流和泥沙模拟相对误差均在±15%范围以内，Nash确定性系数均大于等于0.70，说明SWAT模型对李子溪流域年、月径流和年泥沙量的模拟精度较高。同时模拟值与实测值和降雨量的变化趋于一致。可见，用SWAT模型模拟和预测雨量较为丰沛、土壤侵蚀较严重的紫色丘陵地区的产流产沙是实用、可行的。关键词：SWAT模型；李子溪流域；径流模拟；泥沙模拟；紫色丘陵

3、区DOI：10.3724/SP.J.1047.2013.004011引言影响流域产沙、输沙的2大因素为气象因素和[18]下垫面因素。对此，杨永德等人研究了气象因素[19]以流域为单元的水沙变化规律模拟，可分析流对李子溪流域流域产、输沙的影响；范建容等人域的水土流失规律，这对防治流域水土流失、制定则研究了下垫面因素对李子溪流域土壤侵蚀的影[20]水土保持管理措施，以及区域的水资源可持续利用响。但综合考虑气象因素和下垫面因素共同作具有重要的意义。用下李子溪流域水土流失变化规律的研究较少，而[21]近年来，国

4、内许多流域开展了SWAT（SoilandSWAT模型可以弥补这一不足，考虑了流域内各WaterAssessmentTool）模型的应用研究，内容涉及种水文气象因素，鉴此，本文对李子溪流域径流泥SWAT模型不同地区不同尺度的适宜性问题、水沙和沙进行了SWAT模拟分析。农业污染物的非点源污染模拟，以及土地利用/覆被[1-15]类型变化和气候变化对流域的影响研究。它们为2研究区与数据源分析不同流域的径流模拟提供了有效的途径和方法。四川丘陵地区主要为紫色土，是四川水土流失李子溪流域地处四川盆地中部丘陵区，流域面

5、22[20]最严重的土壤，水土流失面积约为7.7万km，占地积683.15km，南北长约38km，东西宽约28km。[16-17]区面积48%，年流失表土3.8亿t。然而，对川中流域的大部分行政区位于南充市嘉陵区，其西部和丘陵区紫色土壤侵蚀机理和侵蚀预测预报模型的南部的部分行政区划属于遂宁市的蓬溪县和广安研究较少。李子溪为嘉陵江中游的一条支流，流域市的武胜县。流域属四川盆地中亚热带湿润气候，地处四川盆地中部丘陵区，气候条件和地形地貌在多年平均气温17.4℃，冬暖春早，夏季炎热，四季分嘉陵江中下游地区具有

6、代表性，故研究李子溪流域明。该流域降雨充沛，多年平均降水量为水沙变化规律，对于制定紫色丘陵区的水土保持管1010.6mm，降水年内分配不均，多集中在5-10月。理措施奠定了基础。流域地势起伏较大，主要土壤为紫色土，自然植被收稿日期：2013-01-31；修回日期：2013-02-24.基金项目：国家科技支撑计划项目（2010NZ0105）;四川省教育厅科研项目(12ZB308);四川农业大学双支计划项目。作者简介：曾赟（1978-）,男,江西新余人,博士生,讲师,主要研究方向为农业水土工程。E-mail

7、：ericazeng@163.com402地球信息科学学报2013年[22]稀少，多是人工栽培植物。较大的地势高差和较强的降水导致该流域水土流失严重，属中度水土流失区。因其降雨、径流、地形、土质和植被在嘉陵江[19,23]中游具有一定代表性，故本文选择李子溪流域作为研究紫色丘陵区水沙模拟的典型区域。在模拟李子溪流域水沙过程中，需用到地形地貌、土壤、气象、植被和土地利用类型等数据，故此采集并建立了对应的地形数据库、土壤数据库、气象数据库和土地利用数据库。各数据库建立的流程如图1所示。提取河网、1:5万DE

8、M数据划分子流域基划分HRU水础1:5万土地利用图分相应单元数重分类据收1:5万土壤图集逐日气象数据天气发生器运行SWAT模型图1SWAT模型数据库构建流程图图2李子溪流域DEM图Fig.1SWATmodeldatabaseconstructionflowchartFig.2DEMofLizixiWatershed3丘陵区径流泥沙SWAT模型的模拟分析3.1模型数据的采集建库（1）地形数据库：数字高程DEM图是SWAT模型分析的重要基础