随着现代科学技术的飞速发展,以计算机和通信为核心的信息技术在水文水资源及水利工程科学领域的广泛应用,使流域水文模型的研究得以迅速发展。分布式流域水文模型能够描述降水、模型参数、模型结构的空间变化和流域下垫面及土壤含水量等的空间变异,但是存在所需资料多、精度要求高以及确定大量模型参数的困难,有效的应用于实际难度较大,成为水文界研究的热点之一。黄水河流域是烟台市龙口、栖霞、招远、蓬莱四地重要水源区,对该区的水资源情势变化的深入了解以及有效预报,是水资源调度管理工作的重要方面,对其水资源规划以及生态治理与保护也具有重要意义。本文在中德科技合作与交流项目(2007DFB70200)和山东省自然科学基金(Y2008E10)的资助下,应用美国农业部农业研究中心开发的分布式水文模型SWAT模型,对黄水河流域的径流过程进行了模拟计算,并利用己建立的模型探讨了变化环境下的产流效应。主要研究内容和成果如下:(1)在参阅与总结前人研究成果的基础上,阐述了分布式水文模型的理论方法,分析了地理信息系统提取流域水文参数和水文过程演算的方法,介绍了SWAT模型的水文循环原理、气象模拟原理、结构及其在流域尺度的应用。SWAT模型在流域尺度的应用中,国内研究对象的流域面积均大于1500km2,对于小于该面积的小流域的研究很少,且在模型建立过程中加载水库的情况也不多,小流域水库对河流径流量起着举足轻重的作用,在模型中加载水库模块对该模型的适用性将有怎样的影响需要验证。在土地利用/覆被变化水文响应研究中,已有研究主要侧重于林地和草地面积变化的影响,由于经济发展引起的建设用地面积增加、农业结构调整引起的农用地内部变化的水文响应很少体现。(2)在资料收集与整理的基础上,以ArcGIS软件为平台,按照SWAT模型的要求,建立了黄水河流域DEM、土地利用/覆被数据库、土壤数据库和气象数据库,其中土地利用/覆被数据库和土壤数据库分别包括空间数据库和属性数据库的建立。(3)运用ArcSWAT版本,构建了黄水河流域分布式水文模拟模型。基于DEM数据提取的黄水河流域面积为941.33km2,整个研究区域划分为35个子流域,344个流域水文相应单元。对2001-2005年黄水河月径流过程模拟,结果表明:模拟值与实测值相关系数R 2分别为0.985、0.792、0.897、0.921、0.892;模型效率系数Ens分别为0.97、0.69、0.85、0.82、0.76,模型具有较好模拟效果。(4)探讨了黄水河流域土地覆盖变化和气候波动下的水文响应,利用建立的水文模型,对假定环境变化情景下黄水河径流变化趋势进行了预测模拟。结果表明:气温变化对黄水河流域径流量的影响小于降水量变化对径流量的影响,黄水河流域的径流量随降水量的增加而增大,随气温的升高而减小;随着黄水河流域的滩涂、水面转变为耕地、建设用地,居民点及城区附近的耕地、园地被建设用地扩张占用,该流域的多年平均径流深度减小;退耕还林情景模拟结果得出,坡度条件影响保水效果,草地种植的下限坡度越小,保水效果越好,在相同坡度条件下,地表覆被对保水效果产生影响,退耕还草的保水效果优于退耕还林。