土壤性质相似性对土壤转换函数模拟性能及不确定性的影响——以奥地利农区土壤样本为例

【目的】探究土壤属性不相似性对于土壤转换函数预测的不确定性及误差的影响,并识别土壤转换函数预测的不确定成分的主要来源。【方法】以田间持水率(θ-300)和凋萎含水率(θ-15000)为研究对象,基于不同性质(相似或不相似)的数据集对土壤转换函数的不确定性进行分析;并采用拉丁超立方抽样和Bootstrap方法对不确定性来源贡献进行分析。【结果】无论θ-300或θ-15000,基于相似数据集建立的PTFs模型模拟性能有所提升,但效果较不明显。从不确定成分的主要贡献来看,对于θ-300,无论是基于相似还是不相似数据集,模型输入引起的不确定性贡献较大;但对于θ-15000,基于不相似数据集建立的PTFs则相反,即模型参数不确定性对模拟预测结果的影响占比较大,原因主要在于θ-15000往往具有较小的空间变异特征,因此其输入不确定性通常都较小。【结论】在针对农区构建PTFs预测田间持水率这一常数特征时,控制土壤样本理化性质的相似性有助于减少构建模型模拟结果的不确定性;而构建PTFs预测凋萎含水率时,则样本采集对模拟结果不确定性无明显影响,模拟结果的不确定性主要由构建模型的模型参数控制。

应用SWAT模型研究潮河流域土地利用和气候变化对径流的影响

为定量分析潮河流域土地利用和气候变化对流域径流变化的影响,应用SWAT模型对流域上游至下游的大阁、戴营和下会3个水文站径流进行模拟,采用情景法分析径流对土地利用和气候变化的响应。在模型校准期和验证期采用两个参数:p因子和r因子来评价模拟的拟合度及不确定性。结果表明,3个水文站在校准期和验证期的p因子值分别为:0.70和0.77,0.87和0.82,0.92和0.78,r因子值分别为0.63和0.90,0.97和0.79,0.88和0.92,评价整个流域模拟有效性的模型目标函数g最佳值为0.66,说明该模型对潮河流域的产水量模拟具有很好的适用性。以1981—1990年为基准期,1991—2000年流域土地利用变化造成年径流量减少了4.10 mm,而气候变化导致年径流增加了29.68 mm;2001—2009年土地利用变化造成年径流量减少2.98mm,气候变化造成年径流量减少了14.30 mm。与1999年土地利用条件模拟径流值相比,几种极端情景法模拟分析结果表明:灌木林地情景下年径流增加了158.2%,草地情景下年径流增加了4.1%,林地和耕地情景下年径流分别减少23.7%和41.7%;不同气候变异情景模拟结果显示,径流对降水的变化敏感性高于对温度变化的敏感性,降水每增加10%,径流平均增加23.9%。温度每增加12%,径流平均减少6%。因此,在气候变化背景下,优化土地利用结构与方式是实现流域水资源科学管理的途径之一。

黄土丘陵沟壑区小流域基流特点及其影响因子分析

基流是河川流量的重要组成部分,尤其在干旱的黄土丘陵沟壑区径流量中占有很高比重,为枯季的河流提供流量补给,对黄土丘陵沟壑区基流的特点和影响因子的研究有助于合理调控水量和高效使用水资源。采用数字滤波法分别对蔡家川6个嵌套小流域2006—2008年日径流量进行基流分割求算基流指数,并且分析了次降雨量、土地利用、植被类型和地形特征等对基流的影响。结果显示,该地区流域的年平均基流指数范围为0.68～0.82。随着次降雨量增加基流指数减小;土地利用类型中的农地、灌丛和人工林对基流产生负影响;基流指数与流域河网密度和河流比降等线性相关。应用多元线性回归分析得出该区域基流指数BFI与次降雨量P,河网密度D和河流比降S成线性关系,进而分析了研究区内无观测数据的流域的基流。