水资源短缺是制约我国社会经济发展的重要因素之一,为解决这一矛盾,更好的管理和充分利用水资源,实现水资源利用可持续,利用水文模型通过数学方法对流域水循环进行模拟和描述,了解其时空上的变化规律,具有重要的实际意义。分布式水文模型自提出以来便成为研究的热点,对水资源合理配置、水资源变化规律研究具有重要的意义。SWAT模型作为分布式水文模型的代表,在流域径流、污染物迁移转化模拟和下垫面情景变化分析等方面应用广泛。京津冀地区在我国社会经济发展中具有重要的战略地位,随着地区经济的长期高速增长,水资源短缺问题日益加剧,不仅成为制约京津冀地区高质量发展的短板之一,也成为深入开展水生态环境保护的重要制约因素。针对上述问题,在京津冀地区开展水文模拟、设置流域情景,充分分析问题原因、通过水文模拟角度提出问题的解决办法,为更加合理的水资源开发利用提出建议,促进地区更好的发展具有重要的意义。本文以京津冀地区为研究对象,使用SWAT模型作为研究工具,广泛搜集了研究区的基础资料并构建研究区基础数据库,对京津冀地区径流进行模拟,同时对典型地区土地利用情景变化和水资源管理措施变化进行了探索,为进一步开展水质模拟、地表地下耦合模拟和流域管理措施制定奠定了基础,也为构建京津冀地区“三水”综合模拟预测系统提供了支撑。1、本研究构建了完整的京津冀地区SWAT模型基础数据库体系。数据库包括数字高程、土壤、土地利用、气象和水文等。共有DEM栅格数据3套,不同时期土地利用栅格数据6套,土壤栅格数据1套,不同尺度气象数据3套和数字化的研究区水系、河网、灌区、湖库、水文站等水文数据,为后续开展各项研究提供了基础支撑。2、本研究选取潮白河流域和东洋河流域作为典型区域,针对SWAT模型降水输入数据对温带东亚季风气候区的适用性进行了评价。结果表明,在无水库控制的潮白河支流潮河水系CMADS降水数据支撑的模型率定期R2=0.64、NSE=0.64,验证期R2=0.61、NSE=0.58,达到了SWAT模型模拟效果的评价标准,CMADS降水数据在温带东亚季风气候区无水库控制流域情景下具有适用性;在潮白河水库控制支流白河水系,CMADS降水数据支撑下的模型在率定期R2=0.89、NSE=0.87,验证期模型R2=0.61、NSE=0.61;CMADS降水数据支撑的东洋河水库控制流域模型率定期R~2=0.84、NSE=0.78,验证期R~2=0.87、NSE=0.85,CMADS降水数据在温带东亚季风气候区水库控制流域具有很好的适用性。CMADS降水数据可以用于温带东亚季风气候区水库控制流域水文模型的建立。3、本研究构建了京津冀地区SWAT模型。模型生成研究区流域面积22.2×10~4 km~2,共包含242个子流域、1459个水文响应单元,模型共包括7个入水口,12个流域出水口。在构建好的模型基础上对研究区径流进行了模拟,根据现有资料选取滦县、新防潮闸、宁车沽、柴沟堡东、中唐梅、临清水文站分析各站所包含子流域径流敏感性参数并率定,对结果进行拟合和验证。在整个模拟期内,滦县水文站月径流模拟结果的R~2=0.81,NSE=0.75;新防潮闸水文站月径流结果的R~2=0.81,NSE=0.78;宁车沽水文站月径流结果的R~2=0.82,NSE=0.81;临清水文站月径流模拟结果R~2=0.92,NSE=0.90;中唐梅水文站月径流结果的R~2=0.63,NSE=0.63;柴沟堡东水文站月径流模拟结果的R~2=0.85,NSE=0.85。模型整体具有较好的模拟效果。4、在上述研究基础上,选取潮白河流域作为典型研究区,对土地利用历史变化和不同土地利用变化情景下产流和产沙的响应进行了研究。结果表明,随着该流域土地利用的历史变化,流域产流和产沙均有所增加;对比不同情景下的产流产沙结果,增加林地面积有利于涵养水分保持水土,而耕地面积的增加则会加重流域水土流失,不利于生态保护和修复。选取永定河流域作为典型研究区,对水资源管理措施变化情景下下游恢复“有水”可行性进行了研究。结果表明,通过上游有效的水资源配置,能够实现下游约70 km长的河段恢复“有水”,对制定水资源管理措施提供了参考。5、对本研究现有结论和成果进行总结,对现存问题和不足进行分析,提出后续进一步研究的展望,以期获得更多的实际应用价值。