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《基于SWAT模型的汾河上游流域非点源污染特征研究》篇一一、引言随着社会经济的快速发展和城市化进程的加速，非点源污染问题日益突出，成为当前环境治理的重要领域。
汾河作为我国北方重要的河流之一，其上游流域的非点源污染问题尤为严重。
因此，研究汾河上游流域非点源污染特征对于环境保护和水资源管理具有重要意义。
本文将基于SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型，对汾河上游流域的非点源污染特征进行研究。
二、研究区域与方法2.1 研究区域本研究选取汾河上游流域为研究对象，该区域地理位置重要，涉及多个省份和地区，是重要的水源涵养区和水资源补给区。
2.2 研究方法本研究采用SWAT模型，对汾河上游流域的非点源污染进行模拟和分析。
SWAT模型是一种基于物理过程的分布式水文模型，能够模拟流域的水文循环过程和污染物的迁移转化过程。
通过收集流域的气象、地形、土壤、植被等数据，建立SWAT模型，并对非点源污染进行模拟和分析。
三、数据收集与模型建立3.1 数据收集收集汾河上游流域的气象数据、地形数据、土壤数据、植被数据等，以及流域内的点源污染数据和非点源污染数据。
其中，非点源污染数据包括农业活动、城市生活、工业排放等产生的污染物数据。
3.2 模型建立根据收集的数据，建立SWAT模型。
在模型建立过程中，需要进行参数的率定和验证，以确保模型的准确性和可靠性。
通过调整模型的参数，使模型能够较好地反映流域的水文循环过程和污染物的迁移转化过程。
四、非点源污染特征分析4.1 非点源污染的空间分布特征通过SWAT模型的模拟结果，分析汾河上游流域非点源污染的空间分布特征。
结果表明，非点源污染在流域内呈现出明显的空间分布不均现象，部分区域的非点源污染较为严重。
4.2 非点源污染的时间变化特征分析非点源污染的时间变化特征，发现非点源污染在不同季节和年份的浓度和分布都存在差异。
其中，农业活动和城市生活是造成非点源污染的主要来源之一，其排放量在不同季节和年份也存在差异。
《基于SWAT模型的黄河源区河流泥沙变化研究》篇一一、引言黄河作为中国的第二长河，其源区的水沙变化对流域的生态环境和人类社会经济发展具有重要影响。
近年来，随着气候变化和人类活动的加剧，黄河源区的河流泥沙变化日益显著，成为研究的热点问题。
本文旨在利用SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型，对黄河源区的河流泥沙变化进行深入研究，为该区域的可持续发展提供科学依据。
二、研究区域与数据本研究选取黄河源区为研究区域，涉及青海、甘肃、四川三省的多个县市。
研究所需数据包括气象数据、土壤数据、地形数据、水文泥沙数据等。
其中，气象数据来自国家气象局，土壤和地形数据来自地理空间数据云，水文泥沙数据则通过实地观测和历史资料收集获得。
三、SWAT模型构建与应用SWAT模型是一种分布式水文模型，能够模拟流域的水文循环过程，包括降水、蒸发、径流、泥沙等。
本研究首先根据研究区域的地理、气候、土壤等特征，构建了SWAT模型。
模型构建过程中，对参数进行了率定和验证，确保模型的准确性和可靠性。
在模型应用方面，我们利用SWAT模型对黄河源区的河流泥沙变化进行了模拟和分析。
通过设置不同的气候情景和人类活动情景，分析了气候变化和人类活动对河流泥沙变化的影响。
同时，我们还利用历史数据对模型的模拟结果进行了验证，确保结果的可靠性。
四、研究结果与分析1. 河流泥沙变化趋势根据SWAT模型的模拟结果，我们发现黄河源区的河流泥沙变化呈现出明显的趋势。
总体上，由于气候变化和人类活动的共同作用，河流泥沙量呈现出逐年增加的趋势。
其中，人类活动对河流泥沙的影响更为显著，主要表现为过度放牧、过度开垦等导致土地退化、水土流失加剧。
2. 气候变化与人类活动的影响通过设置不同的气候情景和人类活动情景，我们发现气候变化和人类活动对河流泥沙变化的影响不同。
气候变化主要影响降雨量和温度等气象因素，进而影响河流的径流量和泥沙量。
而人类活动则主要通过改变土地利用方式、增加地表覆盖等途径影响河流泥沙量。
《基于SWAT模型的黄河源区河流泥沙变化研究》篇一一、引言黄河作为中国的第二长河，其源区的水沙变化对于流域的生态环境和经济发展具有重要影响。
近年来，随着气候变化和人类活动的加剧，黄河源区的河流泥沙变化问题日益突出。
因此，本研究采用SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型，对黄河源区的河流泥沙变化进行研究，以期为黄河的治理与保护提供科学依据。
二、研究区域与数据本研究区域为黄河源区，包括青海省境内的多个流域。
研究所需的数据包括气象数据、土壤数据、地形数据、水文数据等。
其中，气象数据和土壤数据主要来源于相关气象站和土壤普查数据，地形数据和水文数据则通过遥感技术和实地测量获得。
三、SWAT模型应用SWAT模型是一种分布式水文模型，能够模拟流域的水文循环过程和泥沙运动过程。
本研究将SWAT模型应用于黄河源区，通过模型参数的调整和优化，使模型能够较好地反映该地区的实际水文过程。
在模型应用过程中，我们重点关注了泥沙模块的运行，通过调整模型参数，使模型能够准确模拟河流的泥沙输移过程。
四、河流泥沙变化分析基于SWAT模型模拟的结果，我们对黄河源区的河流泥沙变化进行了分析。
首先，我们分析了河流泥沙的时空分布特征，发现泥沙浓度在枯水期较高，丰水期较低；在空间上，上游地区的泥沙浓度较高，下游地区较低。
其次，我们分析了河流泥沙变化的原因，发现气候变化和人类活动是主要原因。
气候变化导致降雨量和温度的变化，从而影响河流的径流量和泥沙输移；人类活动则主要通过土地利用/覆被变化、水利工程建设等方式影响河流的泥沙输移。
五、结论与建议通过本研究，我们得出了以下结论：黄河源区的河流泥沙变化受到气候变化和人类活动的影响；SWAT模型能够较好地模拟该地区的河流泥沙输移过程；河流泥沙的时空分布特征为上游高、下游低，枯水期高、丰水期低。
针对黄河源区的河流泥沙变化问题，我们提出以下建议：首先，加强气候变化监测和预测，及时掌握气候变化的趋势和影响；其次，加强土地利用/覆被管理，合理规划土地利用结构，减少土地退化和水土流失；再次，加强水利工程建设和管理，提高水利工程的防洪减灾能力；最后，加强河流泥沙监测和治理，定期对河流泥沙进行监测和评估，采取有效的治理措施，减少河流泥沙的输移。
《基于SWAT模型的黄河源区河流泥沙变化研究》篇一一、引言黄河作为中国最重要的河流之一，其源区河流的泥沙变化对于河流的生态环境、水资源利用和防洪减灾等具有重大意义。
近年来，随着气候变化和人类活动的不断影响，黄河源区的河流泥沙情况发生了显著变化，给黄河的水质和水量管理带来了极大的挑战。
本研究采用SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型，对黄河源区河流泥沙变化进行深入研究，以期为黄河的生态环境保护和水资源管理提供科学依据。
二、研究区域与方法1. 研究区域本研究选取黄河源区作为研究对象，该区域位于青藏高原东北部，具有独特的地理环境和气候条件。
2. SWAT模型简介SWAT模型是一种分布式水文模型，具有较好的物理基础和空间可扩展性，被广泛应用于河流泥沙研究领域。
本研究采用SWAT模型对黄河源区进行泥沙变化研究。
3. 研究方法（1）数据收集：收集黄河源区的气象、土壤、地形、植被等数据。
（2）模型构建：根据收集的数据，构建SWAT模型，并设置模型参数。
（3）模型验证：通过历史数据的对比分析，验证模型的准确性。
（4）情景模拟：利用SWAT模型对不同情景下的河流泥沙变化进行模拟分析。
三、模型应用与结果分析1. 模型应用本研究将SWAT模型应用于黄河源区的河流泥沙变化研究，通过对模型参数的调整和优化，实现了对研究区域的精准模拟。
2. 结果分析（1）时空分布特征：通过SWAT模型的分析，我们发现黄河源区河流泥沙的时空分布特征发生了显著变化。
具体表现为泥沙含量在空间上呈现出明显的区域性差异，时间上则呈现出季节性变化。
（2）影响因素分析：通过对比分析不同情景下的模拟结果，我们发现气候变化和人类活动是影响黄河源区河流泥沙变化的主要因素。
其中，气候变化主要影响降水和温度等水文要素，从而影响河流泥沙的生成和输移；人类活动则主要通过土地利用/覆盖变化、水利工程等手段影响河流泥沙的分布和输移。
《基于SWAT模型的黄河源区河流泥沙变化研究》篇一一、引言黄河作为中国的第二长河，其源区的水沙变化对于流域的生态环境和经济发展具有重要影响。
近年来，随着气候变化和人类活动的加剧，黄河源区的河流泥沙变化问题日益突出。
因此，本研究采用SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型，对黄河源区的河流泥沙变化进行深入研究，以期为该区域的可持续发展提供科学依据。
二、研究区域与方法（一）研究区域本研究选取黄河源区作为研究对象，该区域地理位置重要，生态环境脆弱，人类活动影响显著。
（二）研究方法1. 数据收集：收集研究区域的地理、气候、土壤、植被、水文等数据。
2. SWAT模型构建：根据收集的数据，构建SWAT模型，包括流域划分、子流域特性、土壤类型、植被覆盖、气象数据等。
3. 模型运行与参数率定：运行SWAT模型，对模型参数进行率定，使模型能够较好地反映研究区域的实际情况。
4. 泥沙变化分析：基于SWAT模型，分析黄河源区河流的泥沙变化情况，包括泥沙来源、输移过程、沉积规律等。
三、基于SWAT模型的河流泥沙变化分析（一）泥沙来源分析通过SWAT模型，我们发现黄河源区的泥沙主要来源于山坡和河岸侵蚀。
其中，山坡侵蚀是泥沙的主要来源，而河岸侵蚀则对泥沙的输移和沉积具有重要影响。
（二）输移过程分析在河流中，泥沙的输移过程受到水流速度、水深、河床形态等因素的影响。
通过SWAT模型，我们可以模拟河流中的水流和泥沙输移过程，分析不同因素对泥沙输移的影响。
（三）沉积规律分析河流中的泥沙在输移过程中，会受到地形、水流速度、水深等因素的影响，发生沉积。
通过SWAT模型，我们可以分析河流中的沉积规律，包括沉积物的来源、沉积过程、沉积物的分布等。
四、结果与讨论（一）结果通过SWAT模型的分析，我们发现黄河源区的河流泥沙变化受到气候变化和人类活动的影响。
其中，气候变化对河流的径流量和泥沙含量产生影响，而人类活动则加剧了山坡和河岸侵蚀的程度。
《基于SWAT模型的泗河流域气候及土地利用变化的水文响应研究》篇一一、引言随着全球气候变化和人类活动的不断增加，泗河流域面临着诸多环境问题，其中最为突出的是气候及土地利用变化对水文系统的影响。
为了更准确地掌握这些变化对流域水文特性的影响，本文以SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型为工具，对泗河流域进行水文响应研究。
通过该研究，期望能更有效地管理和保护泗河流域的水资源，为区域可持续发展提供科学依据。
二、研究区域与数据来源本研究区域为泗河流域，涉及多个省份及地区。
研究所需数据主要包括气象数据、土地利用数据、土壤数据、地形数据等。
其中，气象数据来自国家气象局，土地利用数据和土壤数据则通过遥感技术获取。
三、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，可以模拟流域尺度的水文循环过程。
该模型包括气象生成、植被生长、水文响应单元等多个模块，可以很好地模拟气候变化和土地利用变化对流域水文特性的影响。
四、研究方法本研究采用SWAT模型对泗河流域进行模拟，具体步骤如下：1. 模型构建：根据泗河流域的地理特征，构建SWAT模型。
包括确定流域的子流域划分、水文响应单元的划分等。
2. 参数率定与验证：利用历史气象数据和实测水文数据，对模型参数进行率定和验证。
确保模型能够准确模拟泗河流域的水文特性。
3. 情景设置：设置不同气候及土地利用变化情景，包括未来气候变化情景和不同土地利用方式情景。
4. 结果分析：通过模型模拟，分析不同情景下泗河流域的水文响应，包括径流、蒸发、土壤水分等指标的变化情况。
五、结果分析1. 气候变化对泗河流域水文特性的影响根据模型模拟结果，气候变化对泗河流域的水文特性产生了显著影响。
随着气候变暖，降水量和蒸发量都呈现出增加的趋势。
这导致径流量也呈现出增加的趋势，但增加幅度较小。
同时，土壤水分的变化也受到了气候变化的显著影响。
2. 土地利用变化对泗河流域水文特性的影响不同土地利用方式对泗河流域的水文特性产生了不同的影响。
《基于SWAT模型的泗河流域气候及土地利用变化的水文响应研究》篇一一、引言泗河流域，作为中国某地区的重要河流之一，对当地的生态、农业及生活用水都起着至关重要的作用。
近年来，随着全球气候变化和人类活动的加剧，泗河流域的气候和土地利用情况发生了显著变化。
这些变化对流域的水文过程产生了深远影响，因此，基于SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型，对泗河流域气候及土地利用变化的水文响应进行研究，显得尤为重要。
二、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，它能够模拟流域尺度的水文循环过程，包括降水、蒸发、径流、土壤水等。
该模型能够对土地利用和气候等不同因素的影响进行敏感性分析，适用于研究长时间尺度和大尺度的水文问题。
三、泗河流域气候和土地利用变化概况（一）气候变化近年来，泗河流域的气候变化表现为降水量的年际变化加大、气温升高以及干旱、洪涝等极端气候事件的频发。
这些气候变化直接影响了流域的水文循环过程。
（二）土地利用变化随着城市化进程的加快和农业活动的增加，泗河流域的土地利用类型发生了显著变化。
林地、草地等自然地类的面积逐渐减少，而建设用地和农田等人工地类的面积逐渐增加。
这些变化对流域的水文循环和水资源量产生了重要影响。
四、基于SWAT模型的气候及土地利用变化的水文响应研究（一）模型构建与参数设置在研究过程中，我们首先根据泗河流域的地理、气候和土地利用数据，构建了SWAT模型。
通过收集历史气象数据和遥感影像数据，设置了模型的参数。
并对模型进行了验证和优化，确保其能够准确模拟泗河流域的水文过程。
（二）气候变化的水文响应分析我们通过SWAT模型模拟了不同气候情景下的水文过程。
通过对比分析发现，降水量减少会导致径流量减少，而气温升高则会导致蒸发量增加。
极端气候事件如干旱和洪涝等也会对流域的水文循环产生重要影响。
这些结果表明，气候变化对泗河流域的水资源量和分布都产生了显著影响。
第28卷第8期自然资源学报Vol.28No.82013年8月JOUＲNAL OF NATUＲAL ＲESOUＲCES Aug．，2013收稿日期：2012－08－10；修订日期：2013－01－04。
基金项目：国家自然科学基金资助项目（91125006，41271382）。
第一作者简介：赖正清（1989－），男，江西南康人，博士生，研究方向为遥感、GIS 及分布式流域模拟。
E-mail ：lzq0129lzq@163．com*通信作者简介：李硕（1967－），男，博士，副教授，主要从事遥感、GIS 及分布式流域模拟研究。
E-mail ：lishuo@SWAT 模型在黑河中上游流域的改进与应用赖正清1，李硕1*，李呈罡1，南卓铜2，余文君1（1．南京师范大学地理科学学院，南京210046；2．中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，兰州730000）摘要：基于物理机制的分布式水文模型是定量化研究人类活动影响下流域水文过程非常有效的工具。
使用SWAT （Soil and Water Assessment Tool ）对黑河中上游流域2000—2009年的月平均径流过程进行模拟的结果表明，SWAT 模型很好地模拟了黑河上游自然状态下的径流过程，但对中游地区冬季径流模拟明显偏低。
分析表明，黑河中游地形和农业生产高强度、反复的地下水抽取灌溉—渗透—地下水补给过程可能是导致模拟偏低的主要原因。
基于此机制，论文提出了增加地下水下渗过程的模型修改方案，来间接模拟黑河中游的这一特定过程。
对比模型修改前后的黑河中游的径流过程模拟结果表明，验证期的模型效率系数ENS 和决定系数Ｒ2分别从0.53、0.61提高到了0.70、0.75，取得了较好的模拟结果。
结果还表明，加强对黑河中游人工灌溉过程的模拟研究对于研究黑河中游水资源管理和水循环过程至关重要。
关键词：黑河中上游；SWAT 模型；径流模拟；灌溉；地下水中图分类号：P333.9文献标志码：A 文章编号：1000－3037（2013）08－1404－10DOI ：10．11849/zrzyxb．2013．08．013西北内陆黑河流域是典型的寒区、旱区和生态环境脆弱地区，流域水资源极其匮乏，中下游用水主要靠上游祁连山区出山径流补给，20世纪60年代以来，随着黑河中游耕地面积的急剧扩大，农业灌溉用水也随之增加，致使下游生态用水锐减，导致了下游地区生态环境恶化［1］。
基于SWAT模型和最小数据法的黑河流域上游生态补偿研究刘玉卿;徐中民;南卓铜【期刊名称】《农业工程学报》【年(卷),期】2012(028)010【摘要】Relationship between land use change and supply of ecological services is a key for payments of environmental services. Based on payments for environmental services in upper stream of Heihe River Basin, the effect of payments prices change on the ratio of grazing prohibition and its provision of water conservation services was analyzed. The results showed as following: 1) the average expected rate of water conservation services between grazing and grazing prohibition was 25.27 m3/hm2; 2) the constructed SWAT model was shown well to simulate hydrology processes in upper stream of Heihe River basin and relative error of average annual discharges reached 16.3% and 15.6%, Ens reached 0.81 and 0.88 and R2 reached 0.94 and 0.93 in the model calibration and verification period respectively; 3) difference of opportunity cost in grazing prohibition existed in each sub-basin, and the average opportunity cost in grazing prohibition was 289.99 Yuan/hm ; 4) the additional ratio of grazing prohibition and the supply of water conservation services were difference when the payments were different. When all low-quality grassland shifted from grazing to grazing prohibition the total supply of water conservation services amounted to 7.79×108 m3 and the additional services could reach7.66×108 m during 1990 and 2000. This paper provides a scientific foundation for determination of compensation standard and space choice of ecological compensation object.%为了明确土地利用方式的变化与生态系统服务供给之间的关系,该文以黑河流域上游为研究区,基于SWAT (soil and water assessmenttool)模型和最小数据法分析了补偿价格变化对禁牧比例以及提供的水源涵养服务的影响.研究表明:1)放牧与禁牧情景下水源涵养服务产出率平均为25.27m3/hm2;2)SWAT模型能够较精确地模拟流域的水文过程,模型率定期和验证期的Nash-Sutcliffe效率系数分别达到0.81和0.88,R2分别为0.94和0.93,年平均径流量的相对误差分别为16.3％和15.6％.3)不同子流域内禁牧的机会成本存在差异,禁牧的平均机会成本为289.99元hm2;4)不同补偿价格下新增草地禁牧比例及其提供的水源涵养服务的供给量不同.当所有子流域内的低质量草地全部禁牧后,1990-2000年间可提供水源涵养服务的总量为7.79× 108 m3,新增水源涵养服务量达到7.66×108m3.该文为生态补偿对象的空间选择与补偿标准的确定提供科学依据.【总页数】8页(P124-130,后插4)【作者】刘玉卿;徐中民;南卓铜【作者单位】中国科学院寒区旱区环境与工程研究所生态水文与集成流域管理研究重点实验室,兰州730000;兰州大学资源环境学院,兰州730000;中国科学院寒区旱区环境与工程研究所生态水文与集成流域管理研究重点实验室,兰州730000;中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,兰州730000【正文语种】中文【中图分类】X171.1;X171.4【相关文献】1.基于SWAT模型的喀斯特地区流域径流模拟研究--以赤水河流域上游为例 [J], 韦朝鸿;何泽锋;朱海彬2.生态系统服务供给量的确定——最小数据法在黑河流域中游的应用 [J], 唐增;黄茄莉;徐中民3.基于SWAT模型的汉江上游流域径流情景预测研究 [J], 马新萍;武涛;余玉洋4.基于SWAT模型的黑河与白河流域水文模拟研究 [J], 奚建梅;杨现坤;吕喜玺;胡海珠5.基于LU-SWAT模型的土地利用/覆被变化对水文过程的影响研究——以黑河上游为例 [J], 金鑫;金彦香;杨登兴因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
第28卷第10期农业工程学报V ol.28No.10 1242012年5月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering May2012基于SWAT模型和最小数据法的黑河流域上游生态补偿研究刘玉卿1,2，徐中民1※，南卓铜3（1.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所生态水文与集成流域管理研究重点实验室，兰州730000；2.兰州大学资源环境学院，兰州730000；3.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，兰州730000）摘要：为了明确土地利用方式的变化与生态系统服务供给之间的关系，该文以黑河流域上游为研究区，基于SWAT（soil and water assessment tool）模型和最小数据法分析了补偿价格变化对禁牧比例以及提供的水源涵养服务的影响。
研究表明：1）放牧与禁牧情景下水源涵养服务产出率平均为25.27m3/hm2；2）SWA T模型能够较精确地模拟流域的水文过程，模型率定期和验证期的Nash-Sutcliffe效率系数分别达到0.81和0.88，R2分别为0.94和0.93，年平均径流量的相对误差分别为16.3%和15.6%。
3）不同子流域内禁牧的机会成本存在差异，禁牧的平均机会成本为289.99元/hm2；4）不同补偿价格下新增草地禁牧比例及其提供的水源涵养服务的供给量不同。
当所有子流域内的低质量草地全部禁牧后，1990－2000年间可提供水源涵养服务的总量为7.79×108m3，新增水源涵养服务量达到7.66×108m3。
该文为生态补偿对象的空间选择与补偿标准的确定提供科学依据。
关键词：生态，补偿，水源，SWAT模型，最小数据法doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2012.10.020中图分类号：X171.1；X171.4文献标志码：A文章编号：1002-6819(2012)-10-0124-07刘玉卿，徐中民，南卓铜.基于SWAT模型和最小数据法的黑河流域上游生态补偿研究[J].农业工程学报，2012，28(10)：124－130.Liu Yuqing,Xu Zhongmin,Nan Zhuotong.Study on ecological compensation in upper stream of Heihe river basin based on SWAT model and minimum-data approach[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE),2012,28(10):124－130.(in Chinese with English abstract)0引言生态补偿又称为生态系统服务付费（payments for environmental services，PES），是一种将外部的、非市场化的环境价值转化为现实的财政激励措施的有效方式[1]。
它强调增加环境的正外部性，让环境保护者受益，这种保护环境的正面激励措施更能得到民众的支持与配合。
目前生态补偿涉及的生态系统服务主要有4类，即流域水资源服务[2-3]、生物多样性保护[4-6]、碳蓄积[7]和景观文化[8]。
是直接对服务本身支付还是对某种相关行为进行支付，这是生态补偿研究中的一个关键问题[9]。
由于直接测量生态系统服务存在困难，而人类通常通过改变土地利用方式影响生态系统服务的供给，因此现有的生态补偿研究大多是将补偿与看得见的土地利用变化相联系，而不是直接和所提供的服务挂钩。
生态补偿研究中一个共同的不足是没有考虑生态系统服务供给的空间异质性，收稿日期：2011-10-18修订日期：2012-03-29基金项目：国家自然科学基金资助项目“黑河流域生态补偿研究”（40971291）；中国科学院知识创新工程重要方向项目群“地表过程集成系统研究”（KZCX2-YWQ10-4-03）作者简介：刘玉卿（1983－），博士生，主要研究方向为生态经济学。
兰州中国科学院寒区旱区环境与工程研究所生态水文与集成流域管理研究重点实验室，730000。
Email：liuyuqing02102123@※通讯作者：徐中民（1973－），男，湖南华容人，研究员，研究方向为生态经济。
兰州中国科学院寒区旱区环境与工程研究所生态水文与集成流域管理研究重点实验室，730000。
Email：xzmin@ 缺乏生态系统服务产生的内在过程信息方面的研究。
在很多情况下，土地利用变化和生态系统服务之间的自然过程没有得到很好地理解，使得生态补偿缺乏科学的基础，有可能导致一些错误的决策[10]。
生态系统服务的重要性不言而喻，为何它的供给没有达到社会期望的水平？生态系统服务的生产（或退化）需要通过自然过程与个体决策者的行动之间的互动来实现[9]。
为此，本文以生态补偿为研究框架，以黑河流域上游为研究区，以草地的水源涵养功能表征生态系统服务，考虑放牧与禁牧2种土地利用方式。
基于SWAT（soil and water assessment tool）模型模拟水源涵养服务产生的自然过程，通过牧民禁牧机会成本的调查，获取不同补偿价格下牧民选择土地利用方式的人文决策过程，基于最小数据法模拟水源涵养服务的供给曲线，将水源涵养服务的供给和牧民微观经济行为连接起来，研究结果可为黑河流域上游生态补偿的实施提供科学依据。
1研究区概况黑河流域上游位于甘肃河西走廊中段，介于E98°34'～101°09'，N37°43'～39°06'，集水面积约为10万km2，流域上游控制站点是莺落峡水文站（图1）。
包括青海省祁连县大部分地区、肃南县马蹄乡、白银蒙古族乡、大河乡与康乐乡。
年平均气温为–3～7℃，年降雨量介于300～700mm，降水量年内分配不均。
流域内主要植被覆盖类型包括草地、林地、水域和未利用土地等。
土壤类型主要有风沙土、寒漠土、高山草甸土、山地栗钙土及山地沼泽土第10期刘玉卿等：基于SWA T 模型和最小数据法的黑河流域上游生态补偿研究125等。
气候的持续干旱，草地的超载过牧等导致草地资源不断退化，草地植被的水源涵养功能下降，畜牧业的可持续发展遭受威胁，生态环境趋于恶化。
严重影响了黑河流域上游的水源涵养等生态系统服务功能，影响出山口的径流量，加剧了中下游地区土地潜在荒漠化的危险。
图1黑河流域上游示意图Fig.1Sketch map of upper stream of Heihe river basin自20世纪80年代以来，黑河流域上游实施了一批重点项目进行草地的生态保护和建设，包括“黑河流域生态综合治理”和“退牧还草”等工程。
这些工程的实施使生态环境得到恢复和保护。
以肃南县为例，截止2009年底，全县共实现退牧还草68.87万km 2，其中禁牧26.67万km 2。
由于国家在实施退牧还草后的饲料粮补助上实行统一标准，禁牧草地补助为37.125元/km 2，现行的补助无法平衡牧民当前的收入。
这说明需要重新审视生态补偿的激励机制问题，以提高流域上游水源涵养服务的供给。
2010年，国务院出台了《关于进一步支持甘肃经济社会发展的若干意见》，提出要“研究建立祁连山生态补偿试验区”。
目前甘肃省已经研究编制了《祁连山水源涵养区生态环境保护和综合治理规划》，规划中建议提高草原退牧还草和禁牧的补助标准，确保牧民收入不因保护生态而减少。
2研究方法与数据2.1SWAT 模型本文采用SWAT 模型模拟水源涵养服务供给产生的自然过程，具体操作平台为ArcSWAT2005。
SWAT 模型是流域分布式水文模型，可以在具有多种土壤、土地利用和管理条件的复杂流域内，预测长期的土地管理措施对水、泥沙和农业污染物的影响[11]。
模型自开发以来在水资源和环境等众多领域中得到了应用[12-16]。
SWAT 模型输入参数包括空间数据和属性数据。
空间数据包括研究区DEM 、2005年1：10万土地利用图与1：10万土壤图。
属性数据包括气象数据、土壤的物理属性和莺落峡逐日径流量（1990－2000年）。
其中气象数据由祁连、山丹、张掖、野牛沟和肃南5个测站1990－2000年的日最低和最高气温、逐日降水量、相对湿度和平均风速的数据组成。
在模型构建时，依据SWAT 模型的输入数据要求，将数据源的分类代码转化为SWAT 模型可以识别的代码。
为分析草地禁牧对水源涵养服务产生的影响，本研究中对草地类型进行了细分，将草地分为低、中和高覆盖草地3种类型（图2）。
a.禁牧前农业工程学报2012年126b.禁牧后图2禁牧前后土地利用分类图（2005）Fig.2Classification of land use for grazing and grazingprohibition in 2005土壤物理和化学资料均源于全国第2次土壤普查后汇编的《甘肃土壤》、《甘肃省土种志》、《张掖土壤》及张掖地区分县汇编的土壤统计资料。
采用3次样条函数插值法进行土壤质地的转换。
基于上述构建研究区的土壤数据库、土地利用数据库和天气发生器数据。
利用100m×100m 空间分辨率DEM 数据，将研究区划分为31个子流域（集水面积阈值为13000hm 2）。
基于多种水文响应单元法（土地利用面积阈值取4%，土壤数据面积阈值设置为10%）划分水文相应单元（hydrological response unit ，HRU ）。
采用彭曼（Penman —Monteith ）方法计算潜在蒸散发，采用SCS 径流曲线数法（soil conservation services ）计算地表径流，采用马斯京根方程（Muskingum ）法计算河道汇流。
采用LH —OAT 灵敏度分析法进行敏感性分析，确定影响径流过程的主要参数。
使用1990－1995年的数据进行参数率定，1996－2000年的径流数据验证模型。
模型的效率评价指标使用相对误差（E r ）、决定系数（R 2）和Nash—Sutcliffe 效率系数（E ns ）。
E r 为径流相对误差，可反映总实测值与总模拟值之间的偏离程度。
R 2为相关系数平方，可评价实测值与模拟值之间的数据吻合程度。
E ns 用于衡量模型模拟值与观测值之间的拟合度，该值越接近1，则模拟流量过程越接近观测值。
这3个评价指标都要达到相应的规定标准，即相对误差应小于20%、E ns 和R 2分别达到E ns ＞0.5与R 2＞0.6[17]。
2.2最小数据法最小数据法（minimum-data approach ，MD ）基于生态系统服务供给的机会成本推导生态系统服务（ecological services ，ES ）的供给曲线[18]。
