本文選題：大汶河流域 + SWAT模型　； 參考：《山東農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著水資源管理問(wèn)題的日益嚴(yán)峻,利用水文模型模擬流域等水循環(huán)過(guò)程是解決水資源管理問(wèn)題行之有效的途徑。本文借助SWAT模型,以大汶河流域?yàn)檠芯繀^(qū),采用SUFI-2方法進(jìn)行參數(shù)的率定,以Nash-Sutcliffe為目標(biāo)函數(shù),并開(kāi)發(fā)了便于輸入數(shù)據(jù)預(yù)處理的《圖像預(yù)處理系統(tǒng)》,分別對(duì)2008-2009年大汶河流域8組不同分辨率組合的數(shù)據(jù)(DEM數(shù)據(jù)和土地利用數(shù)據(jù))進(jìn)行了16次迭代,每次迭代模擬300次。最后本研究對(duì)2010-2011年的徑流數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證(DEM數(shù)據(jù)和土地利用數(shù)據(jù)分辨率均為30m),主要的研究結(jié)果包括以下幾個(gè)方面:(1)本研究對(duì)六組分辨率匹配組合敏感性最強(qiáng)的6個(gè)參數(shù)進(jìn)行了分析,得出各組合下敏感性最強(qiáng)的6個(gè)參數(shù)相同,分別是SCS徑流曲線數(shù)(CN2)、土壤濕容重(SOL_BD)、土壤飽和滲透系數(shù)(SOL_K)、平均坡降(SLSUBBSN)、平均比降(HRU_SLP)、河岸調(diào)蓄的基流α因子(ALPHA_BNK),說(shuō)明不同分辨率組合對(duì)于模型模擬參數(shù)的敏感性強(qiáng)弱影響并不大。6個(gè)參數(shù)的最優(yōu)值在不同分辨率組合下的結(jié)果不同,說(shuō)明不同分辨率組合下對(duì)參數(shù)的最優(yōu)值影響比較大。(2)本研究分別對(duì)八組不同分辨率組合下的高程、流域面積、河網(wǎng)結(jié)構(gòu)、子流域特征、HRU數(shù)、徑流特征進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,高程、流域面積、河網(wǎng)結(jié)構(gòu)三個(gè)特征因均由DEM數(shù)據(jù)提取獲得,在相同來(lái)源、相同數(shù)據(jù)精度的DEM數(shù)據(jù)下,不同分辨率組合的模擬對(duì)這三個(gè)流域特征影響不大,各組合下三個(gè)特征值基本相同,但對(duì)子流域特征、HRU數(shù)、河道長(zhǎng)度、徑流量有一定的影響。在分辨率匹配組合中,隨著各組合分辨率的降低,子流域數(shù)目、HRU數(shù)、河道長(zhǎng)度以及徑流量均呈下降趨勢(shì),其中30*30分辨率組合下模擬的河道長(zhǎng)度、年均徑流量最為接近實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),其中河道長(zhǎng)度偏差僅為-1.07%;在分辨率不匹配組合中,土地利用分辨率高的組合HRU數(shù)更多,HRU是SWAT水文模型水文計(jì)算的基本單元,相應(yīng)的也影響著徑流量,而子流域特征以及河道的長(zhǎng)度并不隨分辨率組合的變化而改變,這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,子流域特征以及河道的長(zhǎng)度受DEM分辨率的影響,而不受土地利用數(shù)據(jù)分辨率的影響。(3)本研究在不同分辨率組合下模型校準(zhǔn)期模擬地表徑流以及30m分辨率DEM和土地利用數(shù)據(jù)組合驗(yàn)證期模擬的地表徑流均得到了較為滿意的模擬結(jié)果。研究通過(guò)添加兩組分辨率不匹配的組合進(jìn)行模擬,得出在數(shù)據(jù)分辨率不匹配的情況下,SWAT模型會(huì)自動(dòng)將數(shù)據(jù)統(tǒng)一分辨率,同最高分辨率的數(shù)據(jù),但是模型輸入空間數(shù)據(jù)分辨率不匹配時(shí)模擬年均徑流量與分辨率匹配時(shí)模擬的結(jié)果有一定的差異。這說(shuō)明在模型模擬前統(tǒng)一輸入空間數(shù)據(jù)的分辨率是有必要的。
[Abstract]:With the problem of water resources management becoming more and more serious, it is an effective way to use hydrological model to simulate the process of water circulation in watersheds.In this paper, with the help of SWAT model and the Davin River basin as the study area, the rate of parameters is determined by SUFI-2 method, and the objective function is Nash-Sutcliffe.An image preprocessing system, which is convenient for input data preprocessing, was developed, and 16 iterations were carried out for 8 groups of Davin River basin data (Dem data and land use data with different resolutions) from 2008 to 2009. Each iteration was simulated 300 times.Finally, this study verified that the resolution of both Dem data and land use data was 30 mg. The main results included the following aspects: 1) the most sensitive group of six groups of resolution matching combinations.Three parameters are analyzed,The six most sensitive parameters of each combination are the same.They are SCS runoff curve, soil wet bulk density, soil saturation permeability coefficient, average slope gradient, average slope gradient, average specific gradient, average specific drop, 偽 factor of basic flow and ALPHABNKN, which indicate the sensitivity of different resolution combinations to the parameters of model simulation.The optimal values of the six parameters are different at different resolution combinations.In this study, the elevation, basin area, river network structure, subbasin characteristics and runoff characteristics of eight groups of combinations with different resolution were analyzed respectively.The results show that the elevation, basin area and river network structure are all extracted from DEM data. Under the same DEM data of the same source and the same data precision, the simulation of different resolution combinations has little effect on the three watershed features.The three eigenvalues of each combination are basically the same, but they have a certain effect on the number of HRU, the length of the channel and the runoff of the subbasin.In the resolution matching combination, with the decrease of the resolution of each combination, the number of HRU, the length of the river channel and the runoff of the sub-watershed are all decreasing. The average annual runoff of the simulated channel length under the combination of 30 ~ 30 resolution is the closest to the measured data.Among them, the deviation of channel length is only -1.07.The HRU number of combination with high land use resolution is the basic unit of hydrological calculation of SWAT hydrological model, and it also affects the runoff, in the combination of mismatch resolution, the combination with high land use resolution is the basic unit for hydrological calculation of SWAT hydrological model.However, the characteristics of subbasin and the length of channel do not change with the change of resolution combination. The experimental results show that the characteristics of subbasin and the length of channel are affected by DEM resolution.But not affected by the resolution of land use data. (3) in this study, the surface runoff of model calibration period and 30 m resolution DEM and land use data combination verification period were compared with each other under different resolution combinations.For satisfactory simulation results.By adding two sets of resolution mismatch combinations to simulate, it is concluded that the SWAT model will automatically unify the data with the highest resolution when the data resolution is not matched.However, when the spatial data resolution of the model is not matched, there is a certain difference between the simulation results when the average annual runoff is matched with the resolution.This shows that it is necessary to unify the resolution of input spatial data before model simulation.
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P333;TP391.41

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本文編號(hào)：1766557