仅依据汇流系统出流资料确定Nash模型参数的研究

从理论上建立缺乏水文资料或水文资料不配套情况下的流域汇流计算方法是水文学家长期追求的目标.在分析半个世纪以来这方面主要研究成就的基础上,认为确定流域汇流模型参数的途径可划分为三类.对其中仅根据汇流系统出流资料确定Nash模型参数的理论公式和实施步骤作了详细探索,取得了初步成果,指出了进一步研究的方向.建议的方法对我国干旱、半干旱内陆边远不易布设足够雨量站点的地区的水文计算和预报工作具有实际意义.     

汇流计算中若干问题的述评

本文概述了坡面汇流与河道汇流计算中的简化模型,重点讨论了流域汇流计算问题,笔者认为,坡面汇流与河道汇流计算方法相对成熟,以系统分析理论为基础的汇流计算数学模型的研究重点似可转向参数的合理定量与地区综合,以及区间汇流与局部汇流计算方面:汇流非线性现象很复杂,要充分注意非线性向线性转化的条件;地貌单位线正在得到迅速的发展,可能成为解决短缺水文资料地区水文计算与进行小河站网规划的又一途泾;今后汇流计算研究应更多地重视干旱与半干旱地区.     

水文巡测后流量测验资料对小流域产汇流参数的影响分析

水文巡测是当前水文资料采集的手段和方式之一，是传统水文向现代水文转变的重要标志。水文巡测技术方案的制定对小流域产汇流参数是否存在影响，影响有多大，同样具有一定的研究价值。采用流量巡测资料前、后平行对比分析和随机生成技术的方法对湖南省株洲水文巡测队3个小河站产汇流参数的影响进行了研究，其结果有一定的代表性。     

浙江省无资料流域洪水预报方法研究

无资料或资料不足是任意流域开展洪水预报面,临的难题和挑战。在浙江全省适用水文预报模型筛选基础上,利用自动寻优技术对浙江省39个代表流域978场暴雨洪水进行逐流域、逐场洪水产、汇流参数率定,并根据参数变幅、敏感性,分别采用均值、等值线空间内插、结合流域特征运用投影寻踪回归分析等方法进行产、汇流参数的地区综合,提出了全省无资料流域洪水预报方法,并经预报模型检验,精度可以满足防洪预警要求。     

基于地貌学和水文学的流域汇流模型

流域汇流是一个三维水文学问题，主要依赖于流域的河网地貌和河槽动力特征。本文在地貌学和水文学研究基顾上建立了概念性的流域模型，模型参数可由地貌参数和河槽动力特征值推求，该模型是非线性模型，概念清楚，求解地较简便，且可用于缺乏水文资料地区的流域汇流计算。     

应用地理信息进行无资料地区流域水文模拟研究

无资料或资料缺乏地区的流域径流模拟是水文学研究中的一个重要的课题.提出了应用地理信息系统分析流域的地理信息参数,进行降雨径流模拟的水文模型.该模型中,产流计算采用美国水土保持局(SCS)的径流曲线数法,流域汇流则采用经本文作者改进的三角形单位线.着重阐述了利用地理信息系统,从流域的地理信息中分析和确定模型参数,还简要介绍了该模型在爱尔兰Dodder河上的应用情况.     

寒区流域水文模拟研究

冰雪和冻土的水文物理特性, 及其对径流形成过程的作用, 是寒区流域产汇流的主要矛盾或矛盾的主要方面.针对北方寒冷地区, 寒季水循环的大气水、土壤水及地面地下径流的动力和热力过程, 在水文物理及冰雪水文的有关理论基础上, 参照国内外非寒区流域模型(新安江模型、水箱模型、萨克拉门托模型)的结构, 研究建成了具有物理基础的概念性寒区流域水文模型.利用我国东北地区现有的寒区观测资料, 对寒区产汇流的各主要环节, 分别进行了模拟研究.     

圩区水文特性分析及其水位预报

湿润地区的江河湖泊之侧，总是存在大量的圩田，而圩区独特的水文特性对整个流域的产汇流存在较大影响，亦给水文分析，水文预报带来较大难度，分析了圩区水文特性，进行了水位预报研究，取得了较好的成果。     

流域水文模型的比较分析研究

许多流域水文模型的精度甚高,其主要计算结果如蒸散发、产流、水源划分与汇流也都很接近.这里有共同原因:蒸散发模型都应用了蒸散发能力与分土层计算,产流机制对湿润地区都采用蓄满型,分水源都采用线性水库结构,汇流都属于河网汇流性质.这样是符合水文规律的。但各个模型都有明显的参数不独立问题,其最优解很不唯一。造成不独立性的原因主要是分水源结构的并联性质,不是流量过程线不足以作为识别根据。汇流参数在一般范围内变化不影响分水源参数的解。参数不独立问题可以用结构性约束加以解决。应当把模型看成是水文规律的科学假设,在检验中改进,并促进水文科学的发展。     

新安江模型中河网汇流参数Cs的一种计算方法

新安江模型河网汇流参数Cs主要取决于河网形态及地貌特征规律,针对PUB（Prediction in Ungauged Basin）问题,从物理机理分析的角度,构建描述河网汇流动态变化的微分方程并给出适当的定解条件,用解析法得出微分方程的解,从而探索出在无实测水文资料地区适用的Cs计算方法。选取中国湿润地区和半湿润地区25个流域,统计并分析了各流域次洪模型的Cs计算值和率定值。结果表明,从总体来看计算值和率定值基本上相等;不论流域是否分块,提出的Cs计算方法均适用;当其他参数保持不变,虽然Cs取计算值时所得到的次洪模拟结果略逊于取率定值的模拟结果,但误差在可接受的范围之内,也能取得良好的模拟效果;如果令Cs取计算值,再重新率定其余的各项参数,能够使模拟精度得到进一步提高。采用该法可推求无实测资料地区的汇流参数Cs值,使模型在无资料地区的应用成为一种可能。     

基于相关系数和Fisher最优分割法的汛期分期研究

从径流形成原理出发,提出了采用降雨径流相关系数作为汛期分期指标的基本思路。以陕西省石头河水库1954~2007年的日降水和日流量资料为基础,采用主成分分析法对影响时段径流的因素进行了分析,筛选出了影响不同时段径流量的主要因素,计算了主要影响因素与时段径流量的相关系数,采用Fisher最优分割法将石头河水库汛期划分为汛前过渡期(4月1日~5月20日)、前汛期(5月21日~7月10日)、主汛期(7月11日~8月10日)、后汛期(8月11日~9月20日)和汛后过渡期(9月21日~10月31日),并结合区域气候特点和实际发生的洪水对成果进行了合理性论证。该方法资料要求低,计算简便,具有一定的推广应用价值。     

基于GIS对新安江模型的改进初探

新安江模型能较好解决降雨时空分布问题,但忽略了其他分布不均的影响。流域汇流特征在很大程度上取决于流域形状特征和地形分布。提出一种方法,利用数字高程模型(DEM)划分子流域,提取各单元流域的平均坡度和最大汇流路径长度,以最大汇流路径长度推求形状系数,并将形状系数和平均坡度引入模型结构中,建立其与汇流参数之间的相关关系,使新安江模型能同时考虑降雨、流域形状以及地形分布。将改进后的模型应用于沿渡河流域进行验证,效果良好。     

沁水盆地南部山西组煤储层产出水氢氧同位素特征

水化学成分及特征对煤层气开发有重要指导意义。为研究沁水盆地南部柿庄南煤层气开发区块3号主采煤层的地下水径流与水化学特征,从该区采集了煤层气井排出水样,进行主要离子浓度及氢氧同位素测定,分析离子浓度与氢氧同位素的展布特征。同位素组成研究结果显示,3号煤层产出水均来自大气降水补给,表现出18O与D漂移的特点。研究区由东向西δD和δ18O值呈增大趋势,和Na+、K+、Cl-等离子浓度呈现出一定的正相关性,并与研究区由东向西水文径流区（氧化环境）到滞流区（还原环境）的过渡特征相符合,说明δD和δ18O值也可以作为判断煤层水径流条件与煤层气开发有利区的参考指标。      

植草沟径流调控效果对关键设计参数的响应规律模拟

为分析道路低影响设施植草沟主要设计参数对地表径流调控作用的影响规律,应用一套耦合了水文和水动力过程的数值模型,研究各设计参数对植草沟径流控制作用的调控效果,经验证模型模拟精度可满足研究要求。模拟结果表明:植草沟具有削减洪峰洪量、推迟峰现时间的作用。且溢流井位于入水口上游侧,横、纵坡坡度越缓时,植草沟径流控制效果越显著。溢流井位置改变时径流控制效果差值达2%~10%,峰值削减差异为13%~28%;横坡坡度从1/3~1/7变化时,径流控制率提高4%~13%,峰值削减效果提升6%~23%;纵坡坡度从0.5%~0.3%变化时,径流控制率提高7%~16%,峰值削减效果提升12%~29%。数值模拟得出各设计参数的影响规律,可用于指导植草沟的规划设计,为其推广应用提供参考。     

季节冻土区地下水观测成果在流域产汇流理论研究中的应用述评

将山坡水文学产流机制——超渗地面径流、饱和地面径流、壤中径流和地下径流等成分的产流机制,概括为界面(不透水层)产流机制。介绍季节冻土区近地表地下水若干创新的观测成果,综述其在季节冻土区流域产汇流理论研究领域中的应用,建议水利、农业、气象、林业、地质等部门在季节冻土区近地表地下水观测方面通力合作。可以预期,季节冻土区近地表地下水观测成果在产汇流理论研究以及流域水文模型研制中得到进一步的应用。     

二维水流数学模型区产流、汇流问题的探讨

目前,二维水流数学模型已得到普遍应用,但模型区的产流、汇流问题考虑较少。通过南水北调中线工程总干渠左岸串流区二维水流模拟计算,针对水面区和陆面区不同情况对模型区的产流、汇流问题进行了分析研究,在二维水动力学数学模型的基础上建立了串流区水文、水力学模型,提出了处理模型区产流、汇流问题的一套行之有效的方法。     

新安江产流模型与改进的BP汇流模型耦合应用

为提高新安江模型的汇流计算精度并减少经验因素对参数率定的影响,将新安江产流模型与改进的BP汇流模型相耦合,建立XBK(XAJ-BP-KNN)模型。该模型以前期模拟流量和新安江产流模型计算的产流量作为BP网络的输入,出口断面流量作为网络输出,拟合汇流的非线性关系,代替新安江模型的分水源、线性水库及河道马斯京根法的汇流计算;采用相似原理和K-最近邻算法,基于历史样本的模拟误差及相应影响要素对网络输出进行误差修正,实现了无前期实测流量的连续模拟;模型使用SCE-UA算法与遗传早停止LM算法相结合的全局优化方法进行参数优选。在呈村流域的验证表明XBK模型的模拟精度高于新安江模型,全局优化方法能找到最优参数,降低了模型的使用难度。     

Effect of climate change on water resources in the Yuanshui River Basin: a SWAT model assessment

The Yuanshui River Basin is one of the most important river basins ensuring food production and livelihoods in the Hunan and Guizhou Provinces of China. Based on digital elevation model, land use, soil, and meteorological data, the soil and water assessment tool was used to analyze the response of water resources in the basin to climate change. Specifically, the monthly runoff from the Yuanshui River Basin was simulated. Runoff measurements from the 1961–1990 series were used to calibrate model parameters, and measurements from the 1991–2010 series were used for model validation. The Nash–Sutcliffe efficiency coefficient, correlation coefficient, and water balance error were used to evaluate the simulation results; the values obtained for these parameters were 0.925, 0.929, and 2.0%, respectively, indicating that the established model can be applied successfully to runoff simulations. To evaluate the effects of climate change and human activities on runoff, 24 different climate scenarios were modeled. By comparing the model simulation results with the baseline scenario, the effects of climate change were analyzed by year, during the dry season, and during extremely dry conditions. The results showed that runoff decreased with increasing air temperature and decreasing precipitation, and that the effects of rainfall on runoff were greater than those of air temperature. Under the same baseline conditions, the effects of climate change on runoff were most pronounced during extremely dry months.     

Variability of impact of earthquake on debris-flow triggering conditions: case study of Chen-Yu-Lan watershed,Taiwan

This study investigates the variations in the critical conditions for debris-flow occurrence before and after the Chi-Chi earthquake in the Chen-Yu-Lan watershed, Taiwan. Topographical and rainfall parameters such as the gully gradient, drainage area, rainfall intensity, cumulative rainfall, and rainfall duration in the Chen-Yu-Lan watershed were used to analyze the conditions of debris-flow occurrence over the past 25 years. A recovery equation was proposed on the basis of rainfall parameters and used to determine the variations in the critical line of rainfall that trigger debris flow after the earthquake and to evaluate the recovery period required for the rainfall threshold of debris-flow occurrence after the earthquake to return to that before the earthquake in the watershed. The critical line for the runoff parameter versus gully gradient in the watershed was also presented.