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贾鲁河流域郑州城市化建设水文响应研究

作　者: 刘颖
导　师: 茅泽育
学　校: 清华大学
专　业: 水利工程
关键词: 贾鲁河 SWAT LUCC 水文效应
分类号: F299.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 69次
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内容摘要

土地利用/土地覆被变化(LUCC)研究是目前全球范围内的前沿课题。快速城市化和高强度人类活动剧烈改变着城市土地利用/土地覆被类型,成为城市地表水文变化的主要驱动力。论文以淮河二级支流贾鲁河郑州段作为研究对象,利用美国农业部农业研究局开发的SWAT模型对流域内城市化建设引发的水文效应进行模拟,分析了贾鲁河流域1990s~2000s降雨径流的变化,并预测了郑州新区城市化建设对径流的影响。其研究结果可为今后水资源管理问题提供理论及实际研究的依据。研究内容主要分为以下几个方面:(1)建立了贾鲁河流域郑州段SWAT模型。对研究区域空间数据进行处理,将地形资料和水系资料矢量化,得到了流域数字高程图(Digital Elevation Modeling,DEM)。经分析得出各栅格水流流向、流域分界线及河网,并以此为基础进行子流域划分。利用ArcGIS软件绘制了研究区域的土壤类型图和土地利用图,并根据二者的不同组合形式,将子流域进一步划分为水文响应单元(Hydraulic Response Union,HRU)。(2)建立了SWAT模型所需的属性数据库。参考SWAT模型默认的自带属性数据库,并结合贾鲁河流域的实际情况,建立了研究区的气象资料数据库、土壤属性数据库和土地利用数据库。(3)模型验证及贾鲁河流域郑州段径流模拟。根据郑州市逐日降雨资料和贾鲁河中牟陈桥水文站逐日径流资料,采用1990年~2001年资料系列进行模型校准,修正模型参数、初始边界条件和限制条件,使模型计算结果接近实测值。采用2002年~2008年资料系列对率定后的模型进行验证,采用相对误差、相关系数R 2和Nash-Suttcliffe效率系数Ens对率定和验证结果进行检验,结果表明,建模符合要求,贾鲁河流域郑州段SWAT模型模拟值与实测值拟合良好。(4)探讨了郑州新区城市化建设对贾鲁河流域水文过程的影响,针对郑州新区建设,提出了科学合理的建议。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-16
  1.1 课题背景及意义  8-12
    1.1.1 城市化的概念  8
    1.1.2 城市化进程导致的水问题  8-9
    1.1.3 郑州市城市化建设  9-12
  1.2 国内外研究进展  12-14
    1.2.1 国外研究概况  12-13
    1.2.2 国内研究概况  13-14
  1.3 研究方法及目标  14-15
  1.4 研究意义  15-16
第2章 SWAT 模型及原理  16-29
  2.1 SWAT 模型概述  16-19
    2.1.1 模型主要特点  16-17
    2.1.2 SWAT 模型的结构与控制  17-19
  2.2 SWAT 模型的基本原理  19-20
    2.2.1 水循环的陆面部分  19-20
    2.2.2 水循环的水面部分  20
  2.3 SWAT 的水文过程模型  20-28
    2.3.1 地表径流  21-23
    2.3.2 蒸散发  23-28
  2.4 SWAT 模型与GIS 的集成应用系统 AVSWAT  28-29
第3章研究区域概况及数据资料来源  29-47
  3.1 研究区域概况  29-34
    3.1.1 自然景观特征  31-34
    3.1.2 社会经济  34
  3.2 郑州城市化特点  34-35
    3.2.1 城镇数量快速增长  34
    3.2.2 城镇规模快速发展，等级序列显著  34-35
    3.2.3 城镇发展空间格局特征日益明显  35
  3.3 流域基础数据处理与数据库构建  35-47
    3.3.1 流域数字高程模型（DEM）生成  35-36
    3.3.2 土地利用  36-38
    3.3.3 土壤数据  38-45
    3.3.4 气象资料  45-47
第4章贾鲁河流域郑州段径流模拟及验证  47-57
  4.1 模型数据输入  47-50
    4.1.1 划分子流域  47-48
    4.1.2 土地利用及土壤类型图重叠  48
    4.1.3 水文响应单元的分配  48-49
    4.1.4 气象输入  49
    4.1.5 创建模型输入文件  49-50
  4.2 模拟方法的选择  50
  4.3 模型率定  50-56
    4.3.1 模型率定方法  50-53
    4.3.2 基流分割  53-54
    4.3.3 模型率定结果  54-56
  4.4 模型验证  56-57
第5章郑州城市化建设对贾鲁河流域水文过程的影响  57-60
  5.1 城市化对贾鲁河多年平均年径流的影响  57-58
  5.2 城市化对贾鲁河典型年年径流的影响  58-60
第6章结论与展望  60-62
  6.1 结论  60-61
  6.2 创新点  61
  6.3 不足  61
  6.4 展望  61-62
参考文献  62-66
致谢  66-67
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  67

贾鲁河流域郑州城市化建设水文响应研究

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