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适用性分析:内陆河流域干旱模拟评估与风险调控技术

时间:2023-08-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:从模型结构看,SWAT属于第二类分布式水文模型,即在单个网格单元或子流域上采用传统的集中式概念性模型推求净雨,再进行不同网格上的汇流演算,最后求得出口断面流量[167]。从建模技术看,SWAT模型采用先进的模块化结构,水循环的每一个环节对应一个子模块,便于模型的扩展和修改。SWAT模型的上述特征增强了其在不同地区、不同下垫面条件、不同情景的适应性。

适用性分析:内陆河流域干旱模拟评估与风险调控技术

从模型结构看,SWAT属于第二类分布式水文模型,即在单个网格单元或子流域上采用传统的集中式概念性模型推求净雨,再进行不同网格上的汇流演算,最后求得出口断面流量[167]。从建模技术看,SWAT模型采用先进的模块化结构,水循环的每一个环节对应一个子模块,便于模型的扩展和修改。在运行方式上,SWAT采用独特的命令代码控制方式,用来控制水流在子流域间和河网中的演进过程,这种控制方式使得添加水库的调蓄作用变得十分简单;用FORTRAN语言编制源代码公开,便于修改模型部分和添加适当的模块。在界面开发上,采用与GIS界面相结合,前处理过程可视、易操作。在模型原理上,模型充分考虑了土壤、土地利用、人类活动等下垫面因素的空间变异性,模拟更趋于合理化;产流机制中对于地表径流、壤中流、浅层地下径流和深层地下径流的模拟采用理论或半经验算法,能够适用于不同气候条件和下垫面条件下的产汇流情况。

SWAT模型的上述特征增强了其在不同地区、不同下垫面条件、不同情景的适应性。除此之外,Romanowicz等[168]认为SWAT模型还具备以下优点:

(1)不需要大量输入参数,基本的气象、土壤、地形、植被和土地管理措施资料较易收集,部分气象资料可根据已有的数据自动生成,尤其适用于实测资料相对缺乏或资料不全的地区。

(2)综合的水文模型,能够模拟定量和定性的水文平衡项,也可用于流域气象条件、植被覆盖、管理措施等分布式参数变化的定量影响评价。

(3)模型自带数据库,用户可以利用已有数据库或者在此基础上修改,只需花费少量精力即可实现复杂大流域的模拟预测,且计算效率高,适用性强。(www.xing528.com)

(4)不需要大量校准工作,可以进行流域长时段模拟与预测[169]

SWAT在干旱半干旱区水沙及水资源管理模拟应用较少,黄清华[170]黑河干流山区流域的模拟认为通过率定,模型能较好地模拟高海拔山区流域多水源径流的水文过程;程磊等[171]从产流机制上探讨了模型在黄河中游窟野河流域的应用,指出SCS曲线数方法中由滞蓄量计算得到的关键参数CN2值减少了主观影响,在一定程度上能反映不同气候条件、土壤类型、土地利用和管理条件下的地表产流情况,通过率定CN2值可使地表径流过程符合实际,能够提高模型在不同地区的适用性。

随着SWAT模型的推广,不少学者对模型在人类活动强烈的灌区的应用进行了探讨:胡远安等[172]曾对模型模拟水田蓄水的情况进行过修改;代俊峰[173]等改进了模型的灌溉水运动模块、稻田水分循环模块,增加了渠系渗漏模拟模块和塘堰的灌溉模块,改变了陆面水文过程的计算结构及灌溉水与地下水的补排关系,构建了灌区分布式水文模型。前人的这些研究均为在强烈人类活动作用下,为该模型在干旱内陆河流域的应用和改进提供了基础。本书在考虑西北干旱区内陆河流域水循环特性的基础上,对SWAT模型的前处理过程和输入参数进行局部改进,构建适用于该地区的二元水循环-干旱演化模拟模型。

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