SWAT模型在季节性冻融区融化期水氮产出模拟中的适用性研究

作     者：赵强 常丹 韩啸 崔双 林子源 伍靖伟 

作者机构：长江经济带生态环境国家工程研究中心 武汉大学水利水电学院 长江设计集团 武汉蓝天绿野咨询设计有限公司 

出 版 物：《中国农村水利水电》 (China Rural Water and Hydropower)

年 卷 期：2025年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：中国长江三峡集团有限公司科研项目(NBWL202300014,NBWL202300013) 国家自然科学基金青年基金(52109063) 水利部长江治理与保护重点实验室开放研究基金(CX2023K02) 

主　　题：SWAT模型 冻融区 水 硝态氮 适用性 

摘      要：受融雪、土壤冻融等过程影响，季节性冻融区融雪产流期日尺度水、氮产出过程模拟仍面临一定困难。本研究以典型季节性冻融区吉林省长春市黑顶子河流域为例，基于2014-2016年冻融期流域出口水、氮日监测资料进行SWAT模型的率定和验证，探讨了SWAT模型在融化期日径流及日氮素负荷模拟的适用性。结果表明，在SWAT模型中，CN2，CNFROZ，SNOCOVMX和CN2，SDNCO，CNFROZ分别是对日径流和日硝态氮出产影响最大的三个参数；SWAT模型在日径流模拟上表现较好，校正期和验证期日径流模拟的NSE，R2，和Re分别为0.75，0.78，-12.76%，和0.54，0.51，5.65%，精度变差的主要原因是SWAT模型未考虑积雪对产流的迟滞作用以及融雪再冻结过程，且为了准确的模拟冻土融化期融雪产流过程调得的参数往往导致非冻融期的降雨产流过程产流过大，基流较小；受径流模拟偏差及模型中冻融过程对氮素转化影响刻画不足影响，SWAT对日硝态氮负荷模拟精度相对较低，校正期和验证期硝态氮日模拟值NSE，R2，和Re分别为-0.19，0.44，2.7%和0.60，0.26，-13.79%。本研究验证了SWAT模型在季节性冻融区的适用性，揭示了其局限性，为模型优化与应用提供科学依据。