SWAT模型在汉江流域产沙模拟中的应用的研究.pdfVIP

·762· 第五篇应 用 实践 SWAT模型在汉江流域产沙模拟中的应用研究术 罗蔚张翔 陈晓丹 (武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072) andWaterAssessment 摘要本文以汉江流域为研究区，在GIS技术支持下，应用分布式模型SWAT(Soil T001)进行了流域产沙过程的空间模拟，获得了汉江上游土壤侵蚀的空间分布图，分析了产沙量与植被／土壤 类型、地表径流量以及地形的关系。通过收集汉江实测泥沙过程资料，结合有关历史文献资料，验证了产沙 量的合理性。研究结果表明SWAT模型在研究区对流域长期连续泥沙负荷模拟具有较好的适用性，具有一定 的推广意义。 关键词·SWAT模型汉江产沙 1引言 土壤侵蚀和流域产沙是地球表面普遍存在的一种十分复杂的自然现象。侵蚀与产沙不仅是一个复杂的物 理过程，同时也是一个复杂的系统，它受到许多自然因素的制约，各个因素之间又存在着错综复杂的相互 作用‘“。 我国土壤流失预报模型的研究始于20世纪50年代，主要是根据径流小区观测资料，建立估算次降雨土 壤侵蚀量的统计模型。20世纪80年代开始，针对我国河流泥沙日益严重的问题，侵蚀产沙模型的研究在我 国也得到更好的发展，相继建立了黄土丘陵沟壑区小流域产沙过程模型等¨儿…。进入20世纪90年代，基于 土壤侵蚀过程的研究成果，尝试流域物理模型的建立，并将地理信息系统(GIS)与遥感(RS)技术引入到 土壤侵蚀模型的研究及应用中。本文以汉江流域为研究区，在GIS技术支持下，应用分布式模型SWAT andWaterAssessment (Soil T001)进行流域产沙过程的空间模拟研究，探讨流域产沙量空间分布与植被／土壤 类型、地表径流量以及地形的关系。 2模型方法与资料 2～研究区简介 本文研究的区域为丹江口以上的汉江上游，以黄家港水文站为上游控制站。 汉江的泥沙主要产生于汉江两岸低山丘陵区，因农业活动频繁j水土流失较严重。根据多年水文资料分 析，平、枯水期泥沙含量很小，河水清澈见底，有山清水秀之称。而汛期的暴雨洪水期，水流的挟沙能特 强，容易形成较大的沙峰，但沙峰持续时间较短。泥沙的分布通常是自上游向下游增加的。流域内的侵蚀模 数在400万～800万t／km2，各支流的泥沙多少及分布情况，视该流域的地质、地形、土壤以及人类活动情 况的不同而差异较大。流域泥沙以悬移质为主，出口河段多年悬移质平均粒径为0．068mm，中值粒径 0．04mm，泥沙粒径均小于1．Omm，其中小于0．1mm的沙重占86．1％。 2．2模型简介 andWaterAssessment SWAT(Soil T001)模型是由美国农业部(USDA)农业研究中心研制开发的分布式 流域水文模型，其主要目的是模拟预测土地利用、土地管理方式对流域水量、水质的影响。SWAT模型具有 很强的物理机制，可以进行长时间的连续时间模拟，并能够利用遥感和地理信息系统提供的空间信息模拟多 种的水文物理化学过程，如径流、泥沙、营养物质(N，P)以及杀虫剂的输移，在面源污染、水土流失、 土地利用和农业管理等领域得到广泛应用。 ModifiedUniversalSoilLoss 本文是采用土壤流失方程MUSLE(the Equation)1来计算由降雨和径流引起 + 基金项目：国家自然科学基金和水文水资源与水利工程水文水资源与水利工程科学国家重点实验室 (河海大学)开放基金(2006412011)资助项目。 第一作者简介：罗蔚，女，江西人，硕士研究生，主要研究方向为流域水文模型。 第十七章模型应用 的土壤侵蚀。侵蚀方程中的其他系数采用Wishmeier和Smith介绍的方法计算¨J。 2．3基础数据处理 首先收集了汉江流域的DEM数据、土地利用、土壤分类、流域范围、气象资料等基础图件和数据，并 在遥感和地理信息系统的支持下对图件的相关数据库进行修改，使其数据库结构符合模拟的数据要求，以此 汉江上游1987～2001年1