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水是生命的源泉,在自然生态与人类活动中占有重要地位,同时也是影响国家经济社会发展的重要战略资源,近年来,随着我国经济的发展和人民生活水平的日益提高,对水资源的需求量越来越多,尤其是在水资源较为匮乏的北方土石山区,水资源已成为制约区域经济发展的重要因素。泰安市泰山区人均占有水资源量为204m~3,占全国人均占有量的8%,属比较严重的缺水区域。黄前水库是泰安城区主要供水源地,位于泰安市泰山景区黄前镇北,是一座以防洪和城市供水为主,兼顾农业灌溉和发电等综合利用中型水库。为更好的管理和充分利用黄前水库上游流域的水资源,实现区域水资源利用可持续,保证泰安城区供水稳定,利用水文模型通过数学方法对流域径流和泥沙进行模拟和描述,了解其时空上的变化规律,具有实际意义。本文基于SWAT模型(Soil and Water Assessment Tool)对黄前水库上游流域产流产沙情况进行了模拟研究,分析了该模型在黄前水库上游流域的适应性,同时定量分析了不同土地利用情景下径流和泥沙变化情况,研究结果可为黄前水库及上游流域水资源的合理开发利用及土地利用优化决策提供科学依据。其主要研究结论如下:(1)本研究基于SWAT-CUP中的Sufi-2算法,采用全局敏感性分析对16个与水文过程相关的参数进行敏感性分析,结果分析表明,黄前水库上游流域敏感性最高的参数为径流曲线数(CN2)、土壤饱和导水率(SOL_K)、土壤蒸发补偿系数(ESCO)、平均坡度(SLSUBBSN)、基流消退系数(ALPHA_BF)。(2)参数校准后的SWAT模型在黄前水库上游流域具有良好的适应性。本研究在SWAT模型率定阶段采用单出口率定,对石汶河、石屋志河、红河、麻塔河四条水系分开率定和验证,并对模拟结果进行适用性评价,各水系在模型率定期和验证期的决定系数(R~2)均大于0.7,纳什效率系数(NSE)均大于0.5,相对误差(Re)均小于25%。(3)从径流的时空分布来看,黄前水库上游流域产流主要集中在6-8月,空间上主要分布在石汶河和麻塔河中下游的主河道。从泥沙的时空分布来看,流域产沙主要集中在6-8月,泥沙高输出区域主要分布于石汶河和麻塔河的中上游以及石屋志河中下游区域;从不同土地利用类型产沙特征来看,黄前水库上游流域单位面积产沙量表现为园地>耕地>林地>农村居民点>城镇用地;从不同坡度等级产沙特征来看,随着坡度等级升高,单位面积产沙量随之增加。(4)本研究采用情景分析法,设置4种不同土地利用情景对黄前水库上游流域的产流、产沙进行模拟。研究结果表明,与耕地和园地比较,林地对地表径流和泥沙都有很强的削减作用,且林地对流域产流产沙的抑制作用在汛期表现得更加明显;耕地对流域产流产沙具有积极作用,且其积极作用主要表现在汛期。情景1保持其他土地利用类型不变,将区域内15°以上耕地转化为林地时,黄前水库上游流域产流产沙分别减少了0.33%、7.19%;情景2将区域内25°以上的园地全部变为林地时,流域产流产沙分别减少了16.89%、29.48%;情景3将区域内耕地和园地转化为林地时,流域产流产沙分别减少了17.55%、40.19%;情景4将区域内林地和园地转化为耕地时,流域产流增加16.23%,产沙量增加了80.09%。