探究SWAT在水土保持技术以及流域管理中的应用
DOI: 10.12721/ccn.2023.157083, PDF, 下载: 119  浏览: 1477 
作者: 吕胜
作者单位: 黑龙江全洁环保科技有限公司
关键词: SWAT;水土保持技术;流域管理
摘要: 文章旨在深入探讨SWAT在水土保持技术以及流域管理中的应用。先简单对SWAT模型加以概述,说明模型具备的优势,之后对研究对象进行深入分析,准备所需材料和工具,由此设计相应方案,随后开展一系列讨论,详述土地应用,介绍供水、需水和水资源利用指数,以模型为媒介获取结果,最后展望SWAT模型未来发展。希望以下论述能起到借鉴作用,为相关工作开展提供参考,于实践中发挥SWAT模型具有的作用。

流域质量对区域未来规划建设来说具有十分重要的意义,是决定区域生产力的主要因素。流域泛指某一区域,该范围内的河流是将雨水汇入内陆湖泊与海洋的有效途径,站在客观角度来看,流域会对河流、地下水等造成严重影响,主要体现在河流流动、土壤质量与含水量、河流水质、土壤结构稳定性等多个方面。针对流域进行全面管理旨在协调各方关系,实现既定目标。围绕流域进行管理时必须秉持可持续发展原则,考虑效益生成,以利益为媒介维持生态体系平衡。

1模型的优点

其一,模型的空间参数化。SWAT模型不仅考虑了输入和输出变量关系,还考虑了流域内水文、气象、泥沙、农作物生长、营养盐、农药/杀虫剂和农业管理。其好处是可以在缺少实测数据的情况下,利用替代性数据和经验参数来进行研究。其二,模型的空间离散化。模型将流域按水系划分为多个子流域,然后根据不同的土地利用类型、土壤类型、坡度划分为若干具有相同水文特性的水文响应单元,这样就提高了模型的有效性和精确性。其三,模型的连续性。模拟的时间步长可以设置成日、月、年,模拟结果也可以选择以日、月、年为时间单位输出,这样可以节省大量进行结果整理变换的时间。

2材料和方法

2.1研究背景

本文对某一流域进行长时间研究,经计算该流域占地面积约为28019.94公顷,研究时长维持在8个月左右。

2.2材料和工具

此次研究数据包含该流域日常河流流量、气候数据、最低气温与最高气温、风速等,依照既定比例尺打造模型,运用数字化手段创建高程模型,引入专业软件与定位系统,准备土壤分析设施。

2.3使用的方案

为保证流域治理效果,此次探究设计多种方案,其一是等高植物,其二是经济林,其三是小规模水库,其四是等高植物与经济林组合,其五是等高植物与水库组合,其六是等高植物、经济林和水库组合。

2.4不同方案的评价

对不同方案得到的流域参数进行全面分析,站在客观角度做出相应评论。

3结果与讨论

3.1土地利用

研究对象中,旱地混合农业占地面积最大,其次分别是种植园、稻田、次生森林、居住地、旱地农业以及灌木。若不及时采取水土保持技术处理流域土壤,含水量会呈现下降趋势,侵蚀、泥沙排放量等随之增加,旱地农业是导致流域恶化愈发严重的主要原因之一。除此之外,次生森林范围缩小和居住地占地面积扩张同样将会导致流域质量下降。

3.2供水、需水和水资源利用指数

对比过往流域数据发现,近年来流域供水量呈现直线下降趋势,各方对流域供水提出了更高的要求,虽然流域资源依旧充足,但用水量规模不断扩张。这一现象与流域范围内人口基数增多有直接关联,流域条件不足以及质量问题致使供水量愈少,流域水资源利用率持续增加,这一情况要引起有关单位高度重视。当水资源应用率小于1的情况下,表明该流域资源充沛略有盈余,水资源利用率之所以增加可能是该流域水质下降导致的结果,由此维持供水大于需水这一关系。

3.3模拟结果

经过一系列精密计算,基于SWAT校准模型确定的决定系数为0.63,纳什效率系数为0.62,利用SWAT验证模型得到的决定系数为0.57,纳什效率系数为0.52。故而,以SWAT模型作为介质对流域现状加以模拟。流域质量指标包含的RRC达到119.7。经实践验证,将等高植物、经济林与水库结合在一起,能提升流域当前质量,应用效果显著。而等高植物与水库组合之后起到的效果略逊于前者,经济林改良效果最差。站在AFC角度来看,基于等高植物、经济林和水库形成的体系可降低AFC数值,小规模水库以及等高植物和水库相结合等方式同样能降低AFC数值,上述方案中经济林在降低AFC数值方面效果最差。

3.4流域管理需要考虑的因素

上述提及的方案中,等高植物与水库混合、等高植物与经济林、水库等相结合的方式能大幅度提高流域质量。但是,若只想提高单一方面质量,上述两者并不是效果最好的方案,究其原因,任何方案都有独特优势与不足之处。比如:方案5和6在改善流域质量方面的效果最好,但这两种方案也需要较为昂贵的成本。因此,在进行流域管理时,应根据需求来选择流域管理策略。

4展望

大量的研究案例表明,SWAT模型在水资源管理、流域规划、气候变化导致的水文效应和非点源污染方面是比较成功的,但仍可以在以下方面改进:增加污染物模拟的种类。目前SWAT模型对污染物的模拟多集中在氮、磷上,但随着经济社会的发展,出现了越来越多的新型污染物,如:石油、重金属、药物等。利用模型来模拟这些物质的迁移转化,将有利于科学规划我们生产生活。建立符合我国实情的数据库。由于SWAT模型中自带的土壤和植物数据库与我国存在差异,因此在模型率定时表现出效率低下问题。进一步完善模型的数据库,建立我国统一的土壤分类系统和植物数据库显得十分必要。改进模型校准方法,提高模拟精度。国内模型的校准方法是调整参数使模拟结果与实测数据相符,但这样做无法保证各个子流域的模拟精度。结合模型开发出与之配套的空间数据,如:专题地图、水文水质、气象测站等,可以大大增加模型建立的效率。

5结束语

总而言之,由上述分析内容可以看出,SWAT作为一种新型模型在水土保持与流域管理方面作用显著。通过现场勘察收集相应参数,工作人员可设计SWAT模型,借此模拟流域实际情况,为相关工作开展提供依据。如此既可以察觉当前水土资源应用状况,同时明确其中存在问题,由此入手采取针对性解决措施,提高资源利用率避免能耗严重,打造节约型社会,助力资源实现可持续发展目标,这对社会发展与国家及建设而言十分有益。

参考文献

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