基于SWAT模型的北洛河上游土地利用/覆被變化水沙響應研究
發(fā)布時間:2020-12-18 20:29
河川徑流和輸沙是反映流域水文過程的綜合指標,在氣候變化和人類活動共同作用下,黃河水沙在近幾十年呈減少趨勢。北洛河是黃河的二級支流,近年來隨著大規(guī)模退耕還林(草)工程的實施,流域上游區(qū)間的土地利用和土地覆被狀況發(fā)生了明顯改變,同期的徑流輸沙也呈顯著減少趨勢。本文以北洛河上游(吳起水文站以上)為研究流域,利用1971-2012年的氣象水文資料,采用多種數(shù)理統(tǒng)計方法對氣候、水文要素進行趨勢分析和突變點檢驗;根據(jù)退耕還林前后三期土地利用數(shù)據(jù)(1990、2005和2010年),分析了流域土地利用/覆被變化特征;通過野外人工降雨試驗對SWAT模型中的SCS-CN徑流曲線模型參數(shù)進行了優(yōu)化和改進,并利用SWAT模型定量評估了氣候和土地利用/覆被變化對流域徑流、輸沙變化的影響。論文的主要結論如下:(1)北洛河上游區(qū)間土地利用/覆被狀況發(fā)生了明顯變化。隨著退耕還林(草)政策的實施,耕地面積大量減少,由1990年的1483.95km2減少到2005年的929.43km2,減少幅度為37.37%。林地面積大幅增加,由1990年的79.07km2增加到2005年的1025.88km2,增長了近12倍。流域內的...
【文章來源】:西北農林科技大學陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:82 頁
【學位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 選題背景與研究意義
1.2 國內外研究進展
1.2.1 氣候變化的水文效應研究
1.2.2 人類活動的水文效應研究
1.2.3 環(huán)境變化的水文效應研究方法
第二章 研究方法與內容
2.1 研究區(qū)概況
2.1.1 地形地貌
2.1.2 氣候和水文
2.1.3 植被和土壤
2.1.4 水土流失和生態(tài)建設
2.2 研究目標
2.3 研究內容
2.4 研究方法與技術路線
第三章 北洛河上游氣象水文要素及土地利用變化特征
3.1 材料與方法
3.1.1 數(shù)據(jù)來源
3.1.2 研究方法
3.2 土地利用/覆被變化分析
3.2.1 土地利用/覆被結構變化
3.2.2 土地利用/覆被變化的轉移矩陣
3.3 氣象因子變化特征及趨勢分析
3.3.1 降水量的變化特征
3.3.2 氣溫的變化特征
3.4 徑流變化特征及趨勢分析
3.4.1 徑流量年內分布特征
3.4.2 徑流量年際分布特征
3.4.3 徑流量年代分布特征
3.4.4 徑流量突變檢驗
3.5 輸沙特征及變化趨勢分析
3.5.1 輸沙量年內分布特征
3.5.2 輸沙量年際分布特征
3.5.3 輸沙量年代分布特征
3.5.4 輸沙量突變檢驗
3.6 水沙變化影響評估
3.6.1 基準期的確定
3.6.2 突變前后水文基本特征
3.6.3 降水和人類活動對水沙變化的影響評估
3.6.4 基流分割
3.7 小結
第四章 SCS模型在北洛河上游的改進與應用
4.1 SCS產(chǎn)流模型原理
4.2 坡面人工降雨試驗
4.2.1 試驗概況
4.2.2 試驗設計
4.2.3 草地覆蓋對產(chǎn)流時間的影響
4.3 SCS模型參數(shù)優(yōu)化
4.3.1 標準SCS模型徑流模擬
4.3.2 初損參數(shù) λ 的優(yōu)化結果分析
4.3.3 徑流曲線數(shù)CN值的優(yōu)化結果分析
4.4 小結
第五章 基于SWAT模型在北洛河上游徑流輸沙模擬
5.1 基礎數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)庫構建
5.1.1 流域屬性數(shù)據(jù)收集
5.1.2 流域空間數(shù)據(jù)收集
5.1.3 氣象數(shù)據(jù)庫構建
5.1.4 土地利用數(shù)據(jù)庫構建
5.1.5 土壤屬性數(shù)據(jù)庫構建
5.2 SWAT模型的數(shù)據(jù)輸入及運行
5.2.1 流域河網(wǎng)的生成與子流域劃分
5.2.2 水文響應單元
5.2.3 氣象數(shù)據(jù)輸入
5.2.4 模型的運行
5.3 參數(shù)的敏感性分析
5.3.1 敏感性分析結果
5.3.2 模型有效性評估方法
5.4 徑流輸沙模擬與驗證結果分析
5.4.1 年徑流模擬結果
5.4.2 月徑流模擬結果
5.4.3 年輸沙模擬結果
5.4.4 月輸沙模擬結果
5.5 不同土地利用/覆被情景的水文響應分析
5.5.1 不同土地利用/覆被情景下年均徑流變化
5.5.2 不同土地利用/覆被情景下年均輸沙變化
5.6 小結
第六章 結論與討論
6.1 主要結論
6.2 論文創(chuàng)新點
6.3 問題及展望
參考文獻
致謝
作者簡介
西北農林科技大學學歷教育碩士學位授予信息表
【參考文獻】:
期刊論文
[1]基于SWAT模型的流溪河流域土地利用與氣候變化對徑流的影響[J]. 袁宇志,張正棟,蒙金華. 應用生態(tài)學報. 2015(04)
[2]SWAT模型融雪模塊的改進與應用研究[J]. 孟現(xiàn)勇,吉曉楠,劉志輝,肖軍倉,陳曦,王芳. 自然資源學報. 2014(03)
[3]IPCC第五次評估報告第一工作組報告的亮點結論[J]. 秦大河,Thomas Stocker. 氣候變化研究進展. 2014(01)
[4]應用SWAT模型研究潮河流域土地利用和氣候變化對徑流的影響[J]. 郭軍庭,張志強,王盛萍,STRAUSS Peter,姚安坤. 生態(tài)學報. 2014(06)
[5]SWAT模型在黑河中上游流域的改進與應用[J]. 賴正清,李碩,李呈罡,南卓銅,余文君. 自然資源學報. 2013(08)
[6]北洛河流域植被覆蓋度時空變化的遙感動態(tài)分析[J]. 陳妮,李譚寶,張曉萍,丑述仁,謝名禮,劉二佳. 水土保持通報. 2013(03)
[7]國內水文序列變異點分析方法及在各流域應用研究進展[J]. 周園園,師長興,范小黎,杜俊. 地理科學進展. 2011(11)
[8]黃土丘陵溝壑區(qū)典型小流域SCS-CN方法初損率取值研究[J]. 周淑梅,雷廷武. 中國農業(yè)科學. 2011(20)
[9]三江源氣候變化及其對徑流的驅動分析[J]. 張士鋒,華東,孟秀敬,張永勇. 地理學報. 2011(01)
[10]北洛河上游生態(tài)建設的水沙調控效應[J]. 秦偉,朱清科,劉廣全,張巖. 水利學報. 2010(11)
博士論文
[1]黃河中游水沙變化及其對人類活動的響應[D]. 高鵬.中國科學院研究生院(教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心) 2010
[2]北洛河上游土壤侵蝕特征及其對植被重建的響應[D]. 秦偉.北京林業(yè)大學 2009
碩士論文
[1]基于SWAT模型的北洛河流域生態(tài)水文過程模擬與預測研究[D]. 胡勝.西北大學 2015
[2]北洛河上游次洪水沙過程對生態(tài)恢復的響應研究[D]. 藺鵬飛.中國科學院研究生院(教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心) 2015
[3]降水變化和人類活動對北洛河上游水沙特性的影響研究[D]. 劉紅英.西北農林科技大學 2012
[4]非一致性年徑流序列頻率分析計算[D]. 成靜清.西北農林科技大學 2010
[5]基于水文法的北洛河流域水土保持措施減沙水代價分析[D]. 莫莉.西北農林科技大學 2008
本文編號:2924562
【文章來源】:西北農林科技大學陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:82 頁
【學位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 選題背景與研究意義
1.2 國內外研究進展
1.2.1 氣候變化的水文效應研究
1.2.2 人類活動的水文效應研究
1.2.3 環(huán)境變化的水文效應研究方法
第二章 研究方法與內容
2.1 研究區(qū)概況
2.1.1 地形地貌
2.1.2 氣候和水文
2.1.3 植被和土壤
2.1.4 水土流失和生態(tài)建設
2.2 研究目標
2.3 研究內容
2.4 研究方法與技術路線
第三章 北洛河上游氣象水文要素及土地利用變化特征
3.1 材料與方法
3.1.1 數(shù)據(jù)來源
3.1.2 研究方法
3.2 土地利用/覆被變化分析
3.2.1 土地利用/覆被結構變化
3.2.2 土地利用/覆被變化的轉移矩陣
3.3 氣象因子變化特征及趨勢分析
3.3.1 降水量的變化特征
3.3.2 氣溫的變化特征
3.4 徑流變化特征及趨勢分析
3.4.1 徑流量年內分布特征
3.4.2 徑流量年際分布特征
3.4.3 徑流量年代分布特征
3.4.4 徑流量突變檢驗
3.5 輸沙特征及變化趨勢分析
3.5.1 輸沙量年內分布特征
3.5.2 輸沙量年際分布特征
3.5.3 輸沙量年代分布特征
3.5.4 輸沙量突變檢驗
3.6 水沙變化影響評估
3.6.1 基準期的確定
3.6.2 突變前后水文基本特征
3.6.3 降水和人類活動對水沙變化的影響評估
3.6.4 基流分割
3.7 小結
第四章 SCS模型在北洛河上游的改進與應用
4.1 SCS產(chǎn)流模型原理
4.2 坡面人工降雨試驗
4.2.1 試驗概況
4.2.2 試驗設計
4.2.3 草地覆蓋對產(chǎn)流時間的影響
4.3 SCS模型參數(shù)優(yōu)化
4.3.1 標準SCS模型徑流模擬
4.3.2 初損參數(shù) λ 的優(yōu)化結果分析
4.3.3 徑流曲線數(shù)CN值的優(yōu)化結果分析
4.4 小結
第五章 基于SWAT模型在北洛河上游徑流輸沙模擬
5.1 基礎數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)庫構建
5.1.1 流域屬性數(shù)據(jù)收集
5.1.2 流域空間數(shù)據(jù)收集
5.1.3 氣象數(shù)據(jù)庫構建
5.1.4 土地利用數(shù)據(jù)庫構建
5.1.5 土壤屬性數(shù)據(jù)庫構建
5.2 SWAT模型的數(shù)據(jù)輸入及運行
5.2.1 流域河網(wǎng)的生成與子流域劃分
5.2.2 水文響應單元
5.2.3 氣象數(shù)據(jù)輸入
5.2.4 模型的運行
5.3 參數(shù)的敏感性分析
5.3.1 敏感性分析結果
5.3.2 模型有效性評估方法
5.4 徑流輸沙模擬與驗證結果分析
5.4.1 年徑流模擬結果
5.4.2 月徑流模擬結果
5.4.3 年輸沙模擬結果
5.4.4 月輸沙模擬結果
5.5 不同土地利用/覆被情景的水文響應分析
5.5.1 不同土地利用/覆被情景下年均徑流變化
5.5.2 不同土地利用/覆被情景下年均輸沙變化
5.6 小結
第六章 結論與討論
6.1 主要結論
6.2 論文創(chuàng)新點
6.3 問題及展望
參考文獻
致謝
作者簡介
西北農林科技大學學歷教育碩士學位授予信息表
【參考文獻】:
期刊論文
[1]基于SWAT模型的流溪河流域土地利用與氣候變化對徑流的影響[J]. 袁宇志,張正棟,蒙金華. 應用生態(tài)學報. 2015(04)
[2]SWAT模型融雪模塊的改進與應用研究[J]. 孟現(xiàn)勇,吉曉楠,劉志輝,肖軍倉,陳曦,王芳. 自然資源學報. 2014(03)
[3]IPCC第五次評估報告第一工作組報告的亮點結論[J]. 秦大河,Thomas Stocker. 氣候變化研究進展. 2014(01)
[4]應用SWAT模型研究潮河流域土地利用和氣候變化對徑流的影響[J]. 郭軍庭,張志強,王盛萍,STRAUSS Peter,姚安坤. 生態(tài)學報. 2014(06)
[5]SWAT模型在黑河中上游流域的改進與應用[J]. 賴正清,李碩,李呈罡,南卓銅,余文君. 自然資源學報. 2013(08)
[6]北洛河流域植被覆蓋度時空變化的遙感動態(tài)分析[J]. 陳妮,李譚寶,張曉萍,丑述仁,謝名禮,劉二佳. 水土保持通報. 2013(03)
[7]國內水文序列變異點分析方法及在各流域應用研究進展[J]. 周園園,師長興,范小黎,杜俊. 地理科學進展. 2011(11)
[8]黃土丘陵溝壑區(qū)典型小流域SCS-CN方法初損率取值研究[J]. 周淑梅,雷廷武. 中國農業(yè)科學. 2011(20)
[9]三江源氣候變化及其對徑流的驅動分析[J]. 張士鋒,華東,孟秀敬,張永勇. 地理學報. 2011(01)
[10]北洛河上游生態(tài)建設的水沙調控效應[J]. 秦偉,朱清科,劉廣全,張巖. 水利學報. 2010(11)
博士論文
[1]黃河中游水沙變化及其對人類活動的響應[D]. 高鵬.中國科學院研究生院(教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心) 2010
[2]北洛河上游土壤侵蝕特征及其對植被重建的響應[D]. 秦偉.北京林業(yè)大學 2009
碩士論文
[1]基于SWAT模型的北洛河流域生態(tài)水文過程模擬與預測研究[D]. 胡勝.西北大學 2015
[2]北洛河上游次洪水沙過程對生態(tài)恢復的響應研究[D]. 藺鵬飛.中國科學院研究生院(教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心) 2015
[3]降水變化和人類活動對北洛河上游水沙特性的影響研究[D]. 劉紅英.西北農林科技大學 2012
[4]非一致性年徑流序列頻率分析計算[D]. 成靜清.西北農林科技大學 2010
[5]基于水文法的北洛河流域水土保持措施減沙水代價分析[D]. 莫莉.西北農林科技大學 2008
本文編號:2924562
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