基于SWAT模型的人类活动对流域水循环的影响规律研究

随着人口的增长、工农业生产的发展、城镇化进程的加快，大规模人类活动明显改变了流域天然状态下的水循环过程，导致水资源数量和时空分布发生变化，从而对水资源管理系统及社会经济系统造成了不容忽视的影响。本研究密切结合松辽流域的实际情况，借助大量水文气象、地理信息及人类活动资料，采用统计分析、数据挖掘等方法，建立各种人类活动对水循环影响的区分方法；基于分布式水文模型原理，建立耦合于SWAT模型的直接人类活动影响量化方案；改进SWAT模型的参数设计和率定过程，达到从内部机理和外在表观上综合模拟流域水循环过程的目标。该研究对于完善人类活动影响下的水文模拟技术，支撑流域水资源评价，促进东北地区社会经济的协调和可持续发展具有重要的理论价值与现实意义。

随着人口的增长、工农业生产的发展、城镇化进程的加快，大规模人类活动明显改变了流域天然状态下的水循环过程，导致水资源数量和时空分布发生变化，从而对水资源管理系统及社会经济系统造成了不容忽视的影响。基于物理机制的分布式流域水文模拟是识别水循环演变规律的有效技术途径，但其在我国北方流域应用存在的关键问题是复杂人类活动与物理产汇流机制相作用导致模拟的复杂化。而解决此类问题的途径一是利用一切可利用的多源信息降低数据的不确定性；二是修改模型结构使之适合处理复杂的人类活动。本研究以此类问题为研究对象，密切结合松辽流域的实际情况，借助大量水文地理信息，人类活动数据等，改进SWAT模型中考虑水利工程的模拟方式。首先依据丰水年汛期Landsat TM遥感资料与中小型水库（塘坝）设计资料建立水面库容相关关系；然后根据不同类型水库（塘坝）间的空间拓扑关系建立中小型水库（塘坝）串并联计算关系；最后在人类活动影响不明显期及人类活动相对稳定期分别率定流域模型物理参数和人类活动影响参数。通过SWAT模型不同参数情景模拟比较来分析改进模型的效果。经与原SWAT模型比较，“磐石”和“东丰”2个水文站处的整个验证时期相关系数 和纳什效率系数 分别提高了5.81%和22.39%，汛期相关系数和纳什效率系数 分别提高了9.52%和29.69%. 应用效果明显且径流模拟精度的提高主要来源于模型中中小型水库（塘坝）拓扑计算关系的改进。