基于SWAT模型的海河流域水循环模拟与水资源管理研究

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将分布式水文模型用于流域水资源管理是现代水资源管理的发展趋势。水文模型将水文要素整合并对水资源管理所依据的水循环要素进行模拟,通过情景模拟对水资源管理提供决策支持。本论文得到全球环境基金(GEF)海河流域水资源与水环境综合管理项目(TF033183)资助,针对海河流域水资源存在的问题,开展海河流域分布式水文过程模拟研究,重点对流域水平衡状况及基于ET的耗水管理进行分析。论文的主要工作如下:  探讨了水文模型在水资源管理中的重要作用。总结了国内外水循环、分布式水文模型研究的现状与进展。根据海河流域面临的水资源及管理问题,确定了基于流域分布式水文模型的流域水资源管理理论框架。  收集并处理了陆面水文模拟所需的监测数据,将来自不同渠道的数据资料进行汇总和统一整理,形成一套完整地描述海河流域水循环状况的数据信息集,包括流域的基础地理信息、降水及气象信息、雨水情信息、含水层及地下水信息、遥感监测信息等。  改进SWAT2000源代码中水库和子流域的编排序混乱问题及地下水位模拟结果输出问题;开发了参数优化界面,实现模型参数迅速、便捷的优化,加快了模型率定和验证的过程;开发了SWAT模型的统计分析功能模块,模型的计算结果除了可以按照自然水文单元进行水文要素的统计分析,并可按照行政区划进行水文要素的统计分析。  研制了下垫面条件极为复杂的海河流域SWAT模型,揭示自然条件和人为开采作用下的海河流域水循环特点,定量模拟流域内地表水、土壤水、地下水的空间分布、储存形态及相互转化关系。  根据基于海河流域SWAT模型的流域尺度水平衡分析思路,对分区水量平衡中各项水资源量进行了计算,分析了各分区的水量平衡关系,为流域尺度水资源可持续发展提供了支撑。  发展了地下水净使用量的计算方法,结合分布式水文模型及遥感技术,计算流域地下水净使用量的空间分布和动态变化,分析不同耗水控制方案下耗水量和地下水狰使用量的关系,探讨了通过控制区域ET恢复地下水位的途径和作用,为流域地下水的管理提供参考依据。  对海河流域的ET管理多情景进行了模拟,设置的情景包括对不同区域上灌溉量及灌溉方式的改变、作物结构的调整等分析,分析的对象包括蒸散量、作物产量、地下水净使用量、ET控制方案实施对降低流域ET消耗的效果及对作物产量、地下水净使用量等的影响,为流域基于ET管理理念的水资源管理提供了重要支持。
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