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。     

江苏省无资料山丘区洛阳河流域径流模拟方法探讨

近年来,无资料或资料缺乏地区汇流计算成为水文研究热点。基于地形参数的地貌瞬时单位线(GIUH)方法凭借其对历史降雨径流实测资料的不依赖性,已然成为径流模拟研究中被普遍采用且效果较好的方法之一。为探讨江苏省无资料山丘区的径流模拟方法,选取具有典型地形地貌特征的镇江通胜洛阳河小流域展开研究。根据地貌特征值等数据提取出该流域的地貌单位线,采用地貌单位线计算径流过程,利用2016、2017年汛期实测的4场洪水进行方法验证,将计算径流与实测数据进行对比分析,结果表明:基于地貌特征的地貌单位线法在该流域洪水模拟中具有较高精度,又因该流域于江苏省乃代表性区域,初步判定可将该方法推广至其他无资料山丘区流域。     

由DEM确定R-V地貌瞬时单位线的研究

介绍了地貌瞬时单位线（R－V GIUH）的基本理论与理论基础。由于以往确定流域单位线需要大量的降雨径流实测资料，试图应用地理信息系统（GIS）技术建立流域数字高程模型（DEM），从而可以仅依据地形资料来确定R－V地貌瞬时单位线，解决无资料地区的洪水预报问题。以长江三峡区间沿渡河流域为例，取得了较好的成果。     

降雨和地形地貌对水文模型模拟结果的影响分析

概念性水文模型数量众多,判断模型是否适合研究流域可以通过模拟结果来体现,但是熟悉流域的产汇流特性可以筛选模型,从根源上大量减少工作量,也可以解决相似流域无资料的问题。选取6种概念性水文模型,以马渡王、板桥和志丹这3个半湿润与半干旱流域为研究区域,探讨流域特性与模型结构之间的关系,并通过降雨和地形地貌分析其对模型模拟结果的影响。研究结果表明,流域地形及植被对产汇流过程有重要影响,由于局部产流现象严重,河道坡度影响大于流域平均坡度,当区域气候条件相差不大时,地形地貌比降雨对流域产汇流特性影响更大。因此对于水文模型的选择,可以在熟悉流域产汇流特性的基础上因地制宜,必要时可以增加适合研究流域的模块来获得更好的预报,在半干旱与半湿润流域,同时具有蓄满和超渗机制的模型能得到更好的应用。     

面雨量不均对GIUH非线性改正探讨

地貌单位线(GIUH)基于流域地貌特征和概率方法，在我国许多地区得到广泛应用。针对面雨量分布不均问题，通过分析初始概率的变化，考虑GIUH的非线性改正，并用实际资料进行了验证。     

流域地貌特征对流域水文响应的影响分析

针对目前研究流域地貌特征与流域水文响应的指标具有随意性、主观性以及地貌特征与流域水文响应之间相关性较多、定量化较少等现象,求解出河道和坡面水流运动方程的格子玻尔兹曼方法解,进而构建了基于LBM的汇流模型,计算出黑龙江流域25个研究流域的单位线。分析了单位线要素与流域面积、流域长度和流域宽度之间的相关性,并给出了定量公式。研究结果表明:时间面积曲线由于受到水动力扩散作用比距离面积曲线变得平滑,可以用单位化的时间面积曲线定量单位线,但当一个流域的时间面积曲线有多个大的极值接近时峰现时差和洪峰拟合的不好。研究结果可为定量化流域水文响应和流域水文模型的参数率定提供方法和定量公式。     

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.     

溶蚀丘陵型岩溶流域概念性水文模型及其应用

为弥补传统概念性水文模型在岩溶水文模拟上的缺陷,基于三水源新安江模型,采用多个线性水库表达岩溶地下系统的异质性,同时引入流域虚拟面积系数修正岩溶流域的非闭合性。将改进的概念性水文模型应用于湘中南典型溶蚀丘陵型岩溶流域,并在此基础上探讨岩溶流域非闭合性的动态变化。研究结果表明:①改进模型的日径流模拟精度提高11.21%,水量平衡误差及低水误差分别降低23.29%、27.64%;②岩溶地下汇流系统的多向性导致流域非闭合状态具有双重性;③地下汇流面积与时段降雨量呈正相关,然而受地下饱和程度的制约,地下汇流面积的变化率随时段降雨量的增大而减小;④由于岩溶地貌的蓄水滞水作用,地下流域受外侧补给的过程存在滞后性。模型的改进与拓展研究可为岩溶水文模拟提供新思路。     

最大信息熵理论在地貌瞬时单位线中的应用

引入最大信息熵原理对地貌瞬时单位线中的等待时间概率密度函数进行研究,导出了等待时间概率密度函数等价于皮尔逊Ⅲ型分布.经分析表明,指数分布和伽玛分布作为等待时间概率密度函数,都是本文提出的分布的特殊情形.     

Hypotheses for earthquake occurrences

Very little work has been done in generating alternatives to the Poisson process model. The work reported here deals with alternatives to the Poisson process model for the earthquakes and checks them using empirical data and the statistical hypothesis testing apparatus. The strategy used here for generating hypotheses is to compound the Poisson process. The parameter of the Poisson process is replaced by a random variable having prescribed density function. The density functions used are gamma, chi and extended (gamma/chi). The original distribution is then averaged out with respect to these density functions. For the compound Poisson processes the waiting time distributions for the future events are derived. As the parameters for the various statistical models for earthquake occurrences are not known, the problem is basically of composite hypothesis testing. One way of designing a test is to estimate these parameters and use them as true values. Momentmatching is used here to estimate the parameters. The results of hypothesis testing using data from Hindukush and North East India are presented.     

The role of interbasin groundwater transfers in geologically complex terranes,demonstrated by the Great Basin in the western United States

In the Great Basin, USA, bedrock interbasin flow is conceptualized as the mechanism by which large groundwater fluxes flow through multiple basins and intervening mountains. Interbasin flow is propounded based on: (1) water budget imbalances, (2) potential differences between basins, (3) stable isotope evidence, and (4) modeling studies. However, water budgets are too imprecise to discern interbasin transfers and potential differences may exist with or without interbasin fluxes. Potentiometric maps are dependent on conceptual underpinnings, leading to possible false inferences regarding interbasin transfers. Isotopic evidence is prone to non-unique interpretation and may be confounded by the effects of climate change. Structural and stratigraphic considerations in a geologically complex region like the Great Basin should produce compartmentalization, where increasing aquifer size increases the odds of segmentation along a given flow path. Initial conceptual hypotheses should explain flow with local recharge and short flow paths. Where bedrock interbasin flow is suspected, it is most likely controlled by diversion of water into the damage zones of normal faults, where fault cores act as barriers. Large-scale bedrock interbasin flow where fluxes must transect multiple basins, ranges, and faults at high angles should be the conceptual model of last resort.     

裂隙岩体渗流概念模型研究

裂隙岩体中的渗流和传统的多孔介质渗流在机理上存在本质的差别,这种差别主要表现为裂隙岩体在各种尺度上存在的非均质性。模拟裂隙岩体渗流的主要困难在于描述这种非均质性。目前的概念模型,包括等效连续体模型、离散裂隙网络模型和混合模型使用了不同的技术来预测裂隙岩体中的渗流。这些模型基于不同的假设和概念框架,有着各自不同的优缺点。在实际应用时,应当根据研究域的具体特点和所要解决的问题的要求对其选择,此外,还讨论了单裂隙的概念模型。     

Geostatistical Space–Time Models: A Review

Geostatistical space–time models are used increasingly for addressing environmental problems, such as monitoring acid deposition or global warming, and forecasting precipitation or stream flow. Each discipline approaches the problem of joint space–time modeling from its own perspective, a fact leading to a significant amount of overlapping models and, possibly, confusion. This paper attempts an annotated survey of models proposed in the literature, stating contributions and pinpointing shortcomings. Stochastic models that extend spatial statistics (geostatistics) to include the additional time dimension are presented with a common notation to facilitate comparison. Two conceptual viewpoints are distinguished: (1) approaches involving a single spatiotemporal random function model, and (2) approaches involving vectors of space random functions or vectors of time series. Links between these two viewpoints are then revealed; advantages and shortcomings are highlighted. Inference from space–time data is revisited, and assessment of joint space–time uncertainty via stochastic imaging is suggested.     

河流生态系统结构功能整体性概念模型

在完善与整合现有河流生态系统结构功能概念及模型的基础上,提出河流生态系统结构功能整体性概念模型。水文情势、水力条件和地貌景观格局是对河流生态系统结构与功能具有关键影响的3大生境要素,结构功能模型的核心是建立以3大生境要素为构架的生命支持系统与河流生命系统之间的相互作用和相互制约关系,同时考虑由于人类活动引起生境要素变化对于河流生态系统的影响。河流生态系统结构功能整体性概念模型由以下4种模型组成:河流四维连续体模型、水文情势-河流生态过程耦合模型、水力条件-生物生活史特征适宜模型以及地貌景观空间异质性-生物群落多样性关联模型,这4种模型的一体化整合,基本概括了河流生态系统结构功能的整体特征。     

岩石破裂过程中电磁辐射信号特征研究

为了探索震前电磁异常现象的物理机制,许多研究注重于分析岩石破裂过程中产生的电磁辐射信号。对花岗岩样品进行单轴加载,变形直至破裂,记录整个过程中产生的电磁辐射(EME)和声发射(AE)信号,对比分析。这里主要从两个方面分析岩石破裂过程中EME信号的特征:①利用非广延分析方法分析EME的能量分布情况,并与b值分析方法对比,推断岩石破裂类型以及裂纹发育过程;②利用统一等待时间定标律分析EME的时间特征,期望获得岩石破裂过程中EME信号等待时间的分布规律。结果表明,在拟合AE和EME信号的能量分布曲线时,发现b值只能拟合AE部分数据,完全不能拟合EME数据,而非广延参数q可以很好地拟合这两类信号。通过对比分析AE和EME信号的等待时间概率密度的分布情况,发现EME信号的集成效果相对较差,可能不满足统一等待时间定标律。     

RSN符号代码及其在水系地貌特征提取中的应用

研究了自相似河网模型的发生元构成,提出用符号代码标识RSN的初始元和发生元,这种代码依据三个参数:河网的价、发生的元节点数、外链分叉夹角。给出了由此代码计算地貌特征的流程图。采用四种常用内链和外链发生元作为发生元,利用模拟流域基于宽度函数的地貌瞬时单位线为优化目标生成RSN,并计算其地貌特征。