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基于SWAT和GIS的洱海流域土地利用变化对径流影响的研究_彭彬

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行无洼地 DEM 生成、汇流
累积量计算、水流长 度 计
算、河网提取以及流 域 分
割等，并最终将整个 研 究
区划 分 成 175 个 子 流 域， 图 1 洱海流域
共生 成 集 水 面 积 约 2 393． 5 km2 （ 图 1） 。然后 通过每个子流域内部土地
子流域划分 Fig． 1 Sub-basins
坡度 15°以上，洱海流域森林和草地面积的增加将会增加径流量； 在坡度 15°以下，耕地的增加会一定程度上减少径
流量。研究成果为洱海流域水资源空间合理调配提供参考依据。
关键词： SWAT 模型； 土地利用； 径流模拟； LUCC； 洱海流域
中图分类号： P334． 2
文献标志码： A
文章编号： 1001 － 5485（ 2015） 04 － 0007 － 05
SWAT 模型的地表径流包括 2 部分： 陆地阶段 和河道汇流阶段。陆地阶段主要进行产流和坡地汇 流，主要影响从各个子流域中最终进入主河道的径 流量。河道汇流阶段主要是从源头开始模拟径流， 经过河网演算，并最终到达流域总出口的输移过程。 SWAT 模型水文模拟遵循水平衡方程，即
t
Σ SWt = SW0 + （ Ｒday － Qsurf － Ea － Wseep － Qgw ） 。 i =1 （ 1）
式中： SWt 为模拟结束时的土壤含水量（ mm） ； SW0 为模拟开始时的土壤含水量（ mm） ； t 表示模拟时间 （ d） ，即共模拟 t 天； Ｒday是第 i 天的总降雨量（ mm） ； Qsurf 为第 i 天的地表径流量（ mm） ，Ea 是第 i 天的蒸 腾损失量（ mm） ； Wseep是第 i 天穿过土壤剖面的下渗 量（ mm） ； Qgw是第 i 天回流到地下水的量（ mm） 。 2． 3 基础数据
17． 44
7． 67
－ 84． 32 － 14． 28
－ 13． 07 － 36． 32
15． 16 94． 22
79． 69 66． 41Βιβλιοθήκη 0． 553． 82
－ 50． 23 － 17． 93
SWAT 中代码
FＲST PAST AGＲL OＲAN WETN UＲBN WATＲ SWＲN
气象数据来源于云南省水文水资源局和中国气 象科学数据共享服务网，时段为 1997—2010 年，共有 6 个气象站点，分别为： 大理站、福和站、炼成站、牛街 站、下关站、银桥站。土壤数据来自国家自然科学基 金委员会“中国西部环境与生态科学数据中心”。
ENVI 软件对遥感影像进行监督分类，并辅以目视解 译修正，获得洱海流域 2000 年和 2010 年的土地利 用类型分布图。2000 年和 2010 年土地利用提取总 体精度分别达到85． 49% ，82． 88% ，Kappa 系数分别 达到了0． 815 0 和0． 794 8，提取精度较为满意。土 地利用类型划分为 8 类： 林地、草地、耕地、园地、湿 地、建设用地、水体、裸地，并通过代码转换与 SWAT 模型中的土地覆被类型建立联系（ 表 1） 。
第32 卷 第4 期 2 015 年4 月
长江科学院院报 Journal of Yangtze Ｒiver Scientific Ｒesearch Institute
DOI： 10． 3969 / j． issn． 1001 － 5485． 2015． 04． 002
Vol． 32 No． 4 Apr． 2 0 1 5
流的增加有很大的促进作用。马雪华［5］、王金叶等［6］ 也证明森林在一定程度上增加径流。而 Githui 等［7］ 对肯尼亚恩佐亚河流域的研究得出森林在一定程度 上减少径流。谢媛媛［8］在甘肃天水罗玉沟流域探讨 了森林植被变化对水文生态响应的影响，得出森林植 被具有减水减沙生态水文功能。
SWAT 模型可用于水文评价的许多方面，如流域 水文循环的模拟预测、土地利用管理措施的评价、非 点源污染管理和土壤侵蚀预测等［9］。Fohrer 等［10］基 于 SWAT 模型在德国阿勒河流域发现，土地利用变化 对径流变化最敏感。Du 等［11］在 UOC 流域的研究得 出 SWAT 模型适于流量资料缺乏的地区。Hernandez 等［12］证实 SWAT 模型能较好反映 LUCC 变化下多年 的降水 － 径流关系。在国内，袁军营［13］、罗巧［14］、陈 媛［15］、宋倩［16］、曾赟［17］等分别在柴河水库流域、湘江 流域、三峡库区流域、伊犁喀什河流域、李子溪流域证 实 SWAT 模型适合模拟不同尺度流域的径流。本文 利用 SWAT 模型深入研究了洱海流域土地利用变化 下的径流特征，有利于了解流域内水资源分布格局， 为水资源空间合理调配提供参考依据，同时也是改善 流域水体功能、治理流域生态环境的基础工作，对合
（ 20115303110002） 作者简介： 彭 彬（ 1990 － ） ，女，湖南娄底人，硕士研究生，研究方向为城市地理信息系统，（ 电话） 18314589895 （ 电子信箱） pbgis@ sina． com。 通讯作者： 杨 昆（ 1963 － ） ，男，云南曲靖人，教授，博士生导师，从事地理信息系统方面的研究，（ 电话） 13888139756（ 电子信箱） kmdcynu@
2000 年 2010 年
860． 58 895． 38
227． 29 244． 73
590． 13 505． 81
35． 98
22． 91
16． 09
31． 25
119． 99 199． 68
14． 38
14． 93
280． 09 229． 86
面积变化 / 变化
km2
率/%
34． 80
4． 04
ＲEVAPMN，ALPHA _ BF，SFTMP，GW _ ＲEVAP，GW _
DELAY，ESCO，SOL_K。对模型进行调参校准时，针
对性对敏感度靠前的参数进行调整。本文采用 2 个
统计参数来评价模型率定和验证的精度，分别为相关 系数（ Ｒ2 ） 和 Nash-Sutcliffe 效率系数（ Ens） 。2 个参数
in Erhai basin
第4 期
彭 彬 等 基于 SWAT 和 GIS 的洱海流域土地利用变化对径流影响的研究
9
利用和土壤类型的重分类和统计分析，生成水文响
应单元（ hydrologic response units，HＲU） 。加载气象
数据后 创 建 好 模 型 输 入 文 件，SWAT 模 型 对 每 个
HＲU 进行径流模拟，通过河网汇集得到整个流域的
径流模拟值。
3． 2 参数率定与验证
本文使用 SWAT-CUP 对模型参数进行敏感性分
析，找出对水文影响较大的 15 个参数进行敏感性分
析，15 个参数敏感度从大到小排序为： CN2，GWQMN，
SOL_AWC，SUＲLAG，ＲCHＲG，CH_K2，EPCO，CH_N2，
163． com。
8
长江科学院院报
2015 年
理利用水资源有着重要的理论和现实意义。
2 资料预处理及研究方法
2． 1 研究区概况 洱海位于云南省大理州境内，地理坐标为北纬
25°25' ～ 26° 10'，东 经 99° 32' ～ 100° 27'，湖 面 为 249． 8 km2 ，可容 水28． 8 亿 m3 ，共 有 大 小 入 湖 河 流 117 条。洱海主要的补给水源是降水、森林滞留水 和少量冰川融雪，主要以径流的方式注入湖盆，年均 入湖水量8． 25亿 m3 。西洱河是洱海唯一出湖河流， 年均输出水量约8． 63 亿 m3 。洱海流域属低纬度高 原亚热带季风气候，光照充足，四季如春，年平均气 温16． 2℃ 左右； 主导西南季风，平均风速为2． 3 m / s。 流域降雨丰沛，年均降雨 1 048 mm。流域内土壤分 布具有明显的垂直地带性： 由低到高依次为红壤、黄 红壤、黄棕壤、暗棕壤、亚高山草甸及高山草甸土，另 有紫色土、漂灰土、石灰土和沼泽土零星分布。土壤 垂直分异大致情况如下： 海拔 2 600 m 以下为红壤、 紫色土和部分冲积土； 2 600 ～ 2 800 m 为红棕壤； 2 800 ～ 3 300 m 为棕壤和暗棕壤； 3 300 ～ 3 900 m 为亚高山草甸土； 3 900 m 以上为高山草甸土。 2． 2 SWAT 模型模拟原理
2015，32（ 04） ： 7 － 11，17
基于 SWAT 和 GIS 的洱海流域土地 利用变化对径流影响的研究
彭 彬a，b ，杨 昆b，c ，李 建b，c ，张韶华a，b ，宋 毅a，b
（ 云南师范大学 a． 旅游与地理科学学院； b． 西部资源环境地理信息技术教育部工程研究中心； c． 信息学院，昆明 650500）
3 SWAT 模型建立
3． 1 模型构建
洱海流域的出流河流为西洱河，由于该河流上游
建立了人工闸门，不能作为 SWAT 模型中的流域总出
口。本研究将洱海流域看
成入海流域，将流域所有主
要入湖河流都看作入海河
流，而每条入湖河流的入湖
口是流域出口点。
首先加载 DEM 数据，
利用 ArcGIS 水 文 模 块 进
本文采用洱海流域 30 m DEM 数据，来源于国 家 1∶ 50 000 数字高程模型。流域海拔内高程变幅 在 1 960 ～ 3 970． 8 m之间。
遥感影像为 2000 年和 2010 年的 TM / ETM 遥 感影像，分辨率为 30 m，来源于国际科学数据服务 平台（ http： ∥datamirror． csdb． cn / index． jsp） 。利用
表 1 2000 年和 2010 年洱海流域土地利用类型面积统计 Table 1 Statistics of different land use areas of Erhai basin in 2000 and 2010

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基于SWAT模型对气候变化与人类活动影响下径流变化的量化分析

基于SWAT模型对气候变化与人类活动影响下径流变化的量化分析


基于 ＳＷＡＴ 模型对气候变化与人类活动影响下 径流变化的量化分析
陈 鑫１，２，３，刘 艳 丽１，２，刁 艳 芳３，王 国 庆１，２，金 君 良１，２， 鲍 振 鑫１，２，刘 翠 善１，２，贺 瑞 敏１，２，周 美 娜１
（１．南京水利科学研究院 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，南京 ２１００９８； ２．水利部应对气候变化研究中心，南京 ２１００２９；３．山东农业大学 水利土木工程学院，山东 泰安 ２７１０１８）
第 １７ 卷 第 ４ 期 ２０１９年８月
南水北调与水利科技 Ｓｏｕｔｈ－ｔｏ－Ｎｏｒｔｈ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒｓ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏｌ．１７ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２０１９
ＤＯＩ：１０．１３４７６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｎｓｂｄｑｋ．２０１９．００７９ 陈鑫，刘艳丽，刁艳芳，等．基于 ＳＷＡＴ 模 型 对 气 候 变 化 与 人 类 活 动 影 响 下 径 流 变 化 的 量 化 分 析 ［Ｊ］．南 水 北 调 与 水 利 科 技， ２０１９，１７（４）：０９－１８．ＣＨＥＮ Ｘ，ＬＩＵ Ｙ Ｌ，ＤＩＡＯ Ｙ Ｆ，ｅｔ ａｌ．Ｉｍｐａｃｔｓ ｏｆ ｃｌｉｍａｔｅ ｃｈａｎｇｅ ａｎｄ ｈｕｍａｎ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｎ ｒｕｎｏｆｆ ｉｎ Ｈａｉｈｅ Ｒｉｖｅｒ Ｂａｓｉｎ ｗｉｔｈ ＳＷＡＴ ｍｏｄｅｌ［Ｊ］．Ｓｏｕｔｈ－ｔｏ－Ｎｏｒｔｈ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒｓ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１９，１７（４）：０９－１８．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
摘要：近年来在气候变化和人类活动共同影响下，海河流域径流出现了较为严重的减少趋势。为厘清气候变化 和 人 类活动对不同类型流域径流变化的影响 ，分别以海河流域 中 受 人 类 活 动 影 响 较 为 显 著 的 漳 河 上 游 流 域 和 受 人 类 活 动不显著的滦河上游流域作为研究对象，基于近６０年的实测径流资料，验证了 ＳＷＡＴ 模型在海河典 型 流 域 的 适 用 性 ；构建了基于 ＳＷＡＴ 模型的径流变化归因分析模型，分析了 两 种 不 同 类 型 流 域 径 流 变 化 特 点 和 两 种 影 响 因 素 的 各自贡献率 ，进而系统分析并对比了不同驱动因素下两 流 域 径 流 变 化 的 差 异 特 征。结 果 表 明：近 ６０ 年 来 两 流 域 的 径流均呈现下降的趋势 ，漳河上游以人类活动为主 导 因 素，其 贡 献 率 为 ６５％；滦 河 上 游 则 以 气 候 变 化 为 主 导 因 素， 其贡献率为８９％。相较于滦河上游流域，受人类活动 影 响 显 著 的 漳 河 上 游 流 域 流 量 值 分 布 更 为 离 散、下 降 更 为 明 显 ，且对平水年和枯水年的影响更为显著。 关键词：海河流域；ＳＷＡＴ 模型；气候变化；人类活动；比较分析
黄河中游典型流域土地利用对径流的调控作用

黄河中游典型流域土地利用对径流的调控作用

黄河中游典型流域土地利用对径流的调控作用王倩华;张攀;王伟;肖培青;吴晓玲【期刊名称】《水土保持研究》【年(卷),期】2024(31)3【摘要】[目的]深入研究黄河中游不同土地利用对径流变化的调节效应及其阈值,对于山洪防治和流域高质量发展至关重要。

[方法]以大理河流域为重点研究区域,分析其近20年来的土地利用变化特征,基于流域月尺度SWAT模型定量分析了土地利用变化对径流年内分配的影响;通过设置4种极端土地利用情况研究了不同土地利用类型对于汛期径流的影响;并通过设置12种不同的土地利用覆盖度情景,揭示了影响流域径流的土地利用的覆盖临界。

[结果]大理河流域主要的土地利用方式为耕地、草地和林地,草地和林地对径流有抑制作用,耕地对径流存在促进作用,三者的影响系数分别为-0.125,-0.130,0.122。

土地利用对径流的年内分配有一定的调控作用,但当土地利用变化较小时,这种调控作用不明显。

土地利用覆盖度存在明显的边际效应,其下临界约为5%,草地的上临界为95%,林地的上临界为91%。

[结论]由于流域内实际的植被条件较差,林草覆盖度仍处于较低水平,因此修复植被和适当地退耕、退草还林仍能对该流域的水土保持工作和防洪建设起到促进作用。

【总页数】9页(P61-68)【作者】王倩华;张攀;王伟;肖培青;吴晓玲【作者单位】河海大学水文水资源学院;黄河水利委员会黄河水利科学研究院水利部黄土高原水土保持重点实验室;河南省水土保持监测总站【正文语种】中文【中图分类】P333.5【相关文献】1.黄河中游地区年径流对土地利用变化时空响应分析2.东江流域典型子流域土地利用/覆被变化对地表径流影响3.基于DEM的黄土丘壑区动力学流域水沙数学模型应用研究—以黄河中游两个典型小流域为例因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于SWAT模型的荆州市不同土地利用类型对雨水入渗量和径流系数的影响

基于SWAT模型的荆州市不同土地利用类型对雨水入渗量和径流系数的影响

基于SWAT模型的荆州市不同土地利用类型对雨水入渗量和径流系数的影响作者：鲁睿哲韦鸿来源：《安徽农业科学》2024年第15期摘要以荊州市为研究对象，结合试验观测、模型模拟与理论分析，研究不同尺度、区域和降雨条件下土地利用变化对雨水入渗量和径流系数的影响。

结果表明，2010—2022年荆州市土地利用类型经历了明显转变，耕地面积缩减，建设用地扩张，林地与草地面积稳定，水域略增，其他用地略减，这些变化导致雨水入渗量呈上升趋势，而径流系数呈下降趋势。

不同土地利用类型对雨水入渗量和径流系数的影响各异，林地和建设用地对雨水入渗量产生正面影响，对径流系数则是负面；耕地对雨水入渗量有负面影响，对径流系数则正面；草地、水域及其他用地的影响较为有限。

土地利用变化对雨水入渗量和径流系数的影响随尺度、区域和降雨条件的不同表现出差异性和复杂性。

关键词土地利用类型；雨水入渗量；径流系数；SWAT模型；荆州市中图分类号 P333 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2024）15-0091-06doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.15.020开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Effects of Different Land Use Types on Rainwater Infiltration and Runoff Coefficient in Jingzhou City Based on SWAT ModelLU Rui-zhe， WEI Hong（School of Economics and Management， Yangtze University， Jingzhou，Hubei 434023）Abstract Taking Jingzhou City as the research object， combined with experimental observation， model simulation and theoretical analysis，the effect of land use change on rainwater infiltration and runoff coefficient under different scales， regions and rainfall conditions were studied.The results showed that the land use types in Jingzhou City had undergone significant changes from 2010 to 2022，the cultivated land area had decreased， construction land had expanded， forest and grassland had stabilized， waters had slightly increased， and other land use had slightly decreased. These changes led to an upward trend in precipitation infiltration， while the average runoff coefficient showed a downward trend.The effect of different land use types on rainfall infiltration and runoff coefficient varied. Forest land and construction land had a positive impact on infiltration， while they had a negative impact on runoff coefficient;farmland had a negative impact on infiltration and a positive impact on runoff coefficient;the effect of grasslands， waters and other land uses was relatively limited. The effect of land use change on infiltration and runoff coefficients varied and was complex with different scales， regions and rainfall conditions.Key words Land use type;Rainfall infiltration;Runoff coefficient;SWAT model;Jingzhou City土地利用类型是水文过程的关键影响因素，其变化对雨水入渗量和径流系数产生显著效应。

《基于SWAT模型塔布河流域水文模拟与预测》范文

《基于SWAT模型塔布河流域水文模拟与预测》范文

《基于SWAT模型塔布河流域水文模拟与预测》篇一一、引言随着全球气候变化的影响，水文模拟与预测成为了一项重要的研究任务。

准确的水文模拟与预测有助于水资源管理、环境保护、农业灌溉以及灾害预防等方面的工作。

SWAT（Soil and Water Assessment Tools）模型是一种先进的流域水文模拟模型，能够对河流、湖泊等水域的流域进行综合的模拟与预测。

本文将针对塔布河流域的水文特性，运用SWAT模型进行模拟与预测，以期为该流域的水资源管理提供科学依据。

二、研究区域与方法2.1 研究区域塔布河流域位于某地区，具有复杂的地形地貌和气候条件。

该流域的水文特性对周边生态环境和人类活动具有重要影响。

2.2 SWAT模型简介SWAT模型是一种基于物理过程的分布式水文模型，能够模拟流域尺度的水文循环过程。

该模型综合考虑了气候、地形、土壤、植被等多个因素对水文循环的影响，具有较强的实用性和广泛的应用范围。

2.3 数据与方法本文采用的历史数据包括塔布河流域的气候数据（如降雨、温度等）、地形数据（如高程、坡度等）、土壤数据以及植被数据等。

在SWAT模型的基础上，结合GIS技术，对塔布河流域进行空间离散化处理，建立水文响应单元（HRU），并设置相应的参数。

然后，运用SWAT-CUP软件进行模型的率定与验证，最后进行水文模拟与预测。

三、结果与分析3.1 水文模拟结果通过SWAT模型对塔布河流域进行水文模拟，得到了该流域的径流量、蒸发量等水文要素的模拟结果。

将模拟结果与历史数据进行对比，发现模型能够较好地反映塔布河流域的水文特性。

3.2 影响因素分析通过对模型参数的敏感性分析，发现气候因素（如降雨、温度等）、地形因素（如高程、坡度等）以及植被覆盖情况等因素对塔布河流域的水文特性具有重要影响。

其中，降雨是影响径流量的主要因素，而植被覆盖情况则对蒸发量具有显著影响。

3.3 预测与分析基于SWAT模型，对塔布河流域未来的水文情况进行预测。