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本文选取抚河上游流域为研究区域,以ArcGIS地理空间分析技术为支撑,以区域DEM数字高程数据、土地利用数据、土壤数据、气象数据为数据基础构建研究区域内SWAT模型,并设立1995年、2005年和2015年三种现有土地利用类型情景以及封山育林、植被退化、草地为主和耕地保护四种极端假设情景,研究不同土地利用情境下径流的响应,为抚河上游流域土地利用类型优化和水生态安全保护提供参考。主要结论有以下几点:1、对流域1995年至2015年间土地利用进行了时间和空间变化分析:就时间变化而言,20年间,耕地和草地面积均呈现先减少后增多趋势,最终面积有所减少。水域和建设用地面积持续增长,建设用地面积大幅扩大,同时少量面积荒地出现且变化不大。就空间分布而言,耕地主要分布在高程200m以内,坡度分布范围以平坡和缓坡为主。期间其在高程较大以及坡度较陡处面积分布增多。林地主要分布在高程400m以下的缓坡内,草地面积在分布高程和坡度范围分布面积均减少。建设用地和水域随着面积的增加前者在高程200m内聚集,后者在200m—400m聚集。2、验证了SWAT模型在抚河上游流域多山的丘陵地带的适用性:基于ArcGIS构建模型土壤、土地利用以及天气数据库,将抚河上游流域划分为40个子流域和486个水文响应单元。参数敏感性分析结果显示CN2(径流曲线系数)、ALPHA-BNK(河岸贮水的基流α因子)、CH-N2(主河道曼宁(Manning)n值)、SFTMP(降雪温度)、GW-DELAY(地下水迟滞时间)、GWQMN(浅层地下水产生基流的阀值)是对径流模拟结果贡献最大的六个参数。选取效率系数(Ens)、决定系数(R~2)、相对误差(Re)作为模型适用性评价标准,在1995至1999年校准期内模型模拟精度的等级为甲级,三项指标值对应为:0.9、0.91和-6.9%。在2000至2004年验证期内模型等级为乙级,三项指标对应为:0.89、0.88、1%。SWAT模型在流域内具有良好的适用性。3、通过改变土地利用数据,进行抚河上游流域径流响应模拟:现有土地利用类型情景模拟结果说明期间流域径流深呈增长趋势,伴随着未来城镇化建设加快,径流深仍会增长,流域的水生态安全问题值得重视。极端土地利用方案径流模拟结果显示草地、耕地、荒地情景年径流深与基础土地利用情景相比均有所增加,林地情景径流深则减少。林地情景涵养指数为0.222,涵养水源能力最强,其次为草地;与基础土地利用情景相比,林地情景枯水期月均总径流深增加,丰水期较原情景减少。而耕地、草地情景枯水期月均总径流深减少,丰水期增加。裸地情景下枯水期和丰水期总径流深均显著增加。林地可削减年径流、涵养水源以及调节年径流分配不均。因此流域进行城镇化建设时,采取退耕还林或退草还林等措施来增加森林面积有利于土地利用方式优化、涵养水源和维护流域水生态安全。