应用汇流模型分割河川基流

一、前言一般在山丘区确定地下径流量,多采用基流分割的方法。所谓“基流分割”,就是从实测流量过程线中划分出地表径流和地下径流,这至今仍是水文学上在不断深入研究而又有待突破的一个重要课题。在水文计算和水文预报中,研究流域汇流以及河道流量演算时,基流     

基流分割方法在寒旱区流域的适用性分析

基流作为寒旱区流域的重要水分补给,在维持生态系统安全和水资源合理规划等方面发挥着重要作用,确定适合该区环境特点的基流分割方法尤为重要。基于数字滤波、滑动最小值(BFI)、时间步长(HYSEP)三类方法对我国西北寒旱区黑河流域上游莺落峡水文站1954~2012年的逐日流量进行基流分割,对三类共9种基流分割方法在研究区的适用性进行比较分析。结果表明:(1)9种方法计算所得年内基流量变化趋势均符合黑河流域特点,但不同月份降雨量的差异对基流分割结果的影响显著;(2)滑动最小值法和时间步长法对不同年份的基流过程有更好的辨识度,且滑动最小值(B1)法、滑动最小值(B2)法、时间步长(H3)法所得的多年平均基流指数与已有实验研究得到的结果相近,结果可靠,同时各法基流指数统计结果表明9种方法所得基流序列均较为平稳,年际变化平缓;(3)时间步长(H3)法得到的基流过程线符合流域汇流规律,与斜线分割法的确定性系数显著优于其它各法(R2=0.825,p0.001)。综上,时间步长法中的局部最小值(H3)法综合考虑了年内基流量变化特征、年基流指数稳定性、径流过程线合理性三个方面,在黑河上游流域进行基流分割最为适宜。     

流量过程线分割的新方法--公式推导

针对现行流量过程线分割方法中存在着缺乏物理基础和客观的、科学的操作方法，以及其他的一些问题，提出了流量过程线的分割应遵循的三条基本原则，在此基础上提出流量过程线分割的新方法。该法通过流域的降雨资料和出口断面的流量资料，经推导得到Horton下渗能力曲线的三参数，并推导出地下净雨量在非饱和带运行时间公式和地下水汇流公式，从而对流域出口断面流量过程线进行分割。     

基流分割的简便计算法

鉴于基流分割计算费时，效率低。本文提出一种基流分割的简便计算方法。该法是将实测径流过程点绘在半对数纸上，以直线连接过程线的相应起涨点和拐点，然后建立该直线的数学模型，用积分法求直线以下部分的基流量。与一般列表法相比，其具有速度快、精度高等特点。     

同位素在小流域基流计算中的应用研究

小流域基流计算结果可反映流域地下水与地表水之间的相互影响.对2007年中山大学珠海滨海水循环综合实验基地上游流域做退水分析,并采用不同方法分割上游河道流量过程线,得到的基流BFI值,即基流量除以河川径流量,变化范围在0.43～0.86,旱季BFI最大值为0.96,雨季最小值为0.41.收集研究区域河道水、地下水以及雨水水样分析D、18O同位素值,根据同位素平衡原理采用二水源过程线分割法计算2～5月流域基流比重,得到上游BFI值0.737、下游BFI值0.68,计算结果与改进的数字滤波法3的计算结果相一致.     

酉阳河流域典型年汛期的基流分割研究

基流分割是水文学研究中的重难点问题之一,目前基流分割也存在许多方法。基于酉阳河典型年汛期实测日平均流量资料,分别采用Chapman-Maxwell改进方程数字滤波法一次滤波(参数N=1)以及二次滤波(参数N=2)、BFI(f)法、HYSEP固定步长法、HYSEP滑动步长法、HYSEP局部最小值法进行基流分割并对其结果进行分析对比。研究结果表明:不同方法下得到的基流分割线各不相同,各年份基流指数的统计特征也存在一定差异,采用Chapman-Maxwell改进方程数字滤波法二次滤波得到的基流成果更符合基流的一般特征以及酉阳河流域的降水径流关系特点。     

基于霍顿下渗能力曲线的流量过程线连续分割方法研究

在用前期影响雨量代替流域蓄水量的基础上,提出了基于霍顿下渗能力曲线的流量过程线的连续分割方法.选择西峡、猴子岩和东湾三个流域的降雨径流资料,采用该方法对流量过程线进行分割,并与现行的数字滤波法、非线性水库法和Boussinesq方程法相比较.结果表明,该方法具有一定的物理基础、符合产汇流基本规律,而且能够减少涨洪段流量过程线分割的主观性,对于流域时段单位线和降雨径流关系的推求均有重要的意义.     

河西走廊内陆河上游山区基流分割方法适用性与基流特征分析

基流是河西走廊内陆河流域径流的重要补给来源,对维持径流稳定具有重要作用。基流分割方法众多,其中数字滤波法在实际操作中具有简单易用和可重复性强的特点,因而被广泛应用于基流分割研究。本文以河西走廊三大内陆河流域（黑河、石羊河、疏勒河）山区为研究区域,选取4种数字滤波方法（Lyne-Hollick法、Chapman法、Chapman-Maxwell法和Eckhardt法）对研究区内14条河流的最佳基流分割参数进行评价,并对基流特征进行分析。结果表明：Eckhardt法在四种滤波方法中评价最好,是河西走廊内陆河流域基流分割的一种有效方法。在1965—2018年,河西走廊内陆河流域年基流量与径流量呈现相似的线性趋势特征,但径流变化幅度较基流更大。2000年后,黑河流域山区各支流多年平均基流量较2000年以前增加1.5%～20.7%,疏勒河流域山区各支流基流量增加1.9%～54.0%,石羊河流域山区各支流多年平均值变化幅度为-14.1%～5.9%。各流域枯水年基流指数（BFI）比丰水年略高（0.003～0.027）,年内枯水季基流指数（BFI一般达到0.6以上）是丰水季的2.3～5.7倍。本文采用...     

山丘区河川基流BFI程序分割方法的运用与分析——以汾河流域河岔水文站为例

本文应用BFI程序对汾河流域河岔水文站的河川基流量进行计算机分割,通过与传统手工分割成果的对比分析,说明了该方法能够克服传统基流分割方法的人为性和任意性且具有自动处理大量数据的优势,其成果能够客观地反映流域基流变化趋势。     

流量过程线划分的同位素和水文化学方法研究进展

简要介绍了同位素和水文化学划分流量过程线的原理,综述了国内外关于流量过程线分割各种模型的发展历程及其优缺点,最初的二水源模型分割出了降水和地下水两种组分,没有考虑土壤水;三水源模型主要包括降水,地下水和土壤水,应用较广;多水源模型适用于水源补给较复杂的流域.该方法从单纯的同位素示踪发展到同位素和水文化学示踪的结合,不确定性分析的方法逐渐多样化和精确化.国内在该领域的研究较少.今后应加强不同尺度不同水文地质条件流域的研究,综合利用多种方法分割过程线.     

流量过程线分割的新方法——应用分析

介绍了基于Horton下渗能力曲线的流量过程线分割的新方法的计算流程。选择猴子岩、西峡、东湾、王窑水库和尚义五个分属于不同气候区流域的降雨径流资料。采用该方法对流量过程线进行分割,并与现行的非线性水库假设分割法和数字滤波分割方法相比较。结果表明,该方法是具有物理机制的、客观的分割方法,分割的结果符合水文的基本规律,比其他两种方法更加合理,对于流域时段单位线和降雨径流关系的推求均有重要的意义。     

一种基流分割及降水入渗补给量的计算方法

降水入渗补给地下水是地下水的主要来源。降水入渗补给量的计算方法有多种，依据地下水的运动规律，从陆地水文学原理出发，由天然状态下的逐月河川径流过程，采用一种新的基流分割方法分割基流，由逐月基流过程反推逐月降水入渗补给量，即确定逐月地下水降水入渗补给量。     

基于泉流量过程线的管道流与裂隙流识别

??根据岩溶含水系统的双重特性,岩溶含水系统出口处泉流量可分为三个组成部分—前期蓄水量,快速径流和慢速径流,将快速径流和慢速径流视为两线性并联水库,经过系统的调蓄作用,得到一个单位降雨脉冲下快速流和慢速流的响应函数,建立了前期降雨和瞬时单位线之间的识别函数,识别降雨在岩溶不同空隙类型中的水量分配系数。将该函数模型应用到后寨河岩溶小流域,通过参数识别,结果表明从上游到下游前期蓄水量呈现增加的趋势,而水量进入到管道中的分配系数呈现递减的趋势,说明岩溶裂隙结构越往下游越发育,这一研究结果和实际情况相符,说明该模型有一定的适应性,但由于模型假设岩溶系统是线性变化的,所以该模型不适用于大流域以及长期的泉流量预测。      

融水径流分割研究回顾及展望

全球气候变暖引起雪冰（积雪/冰川）消融、冻土退化,融水径流量显著增加。不同融水径流分割方法可以量化河流径流的融水比例,反映高寒区雪冰变化及其对气候变暖的响应。评述了不同径流分割方法的原理及其优缺点,并着重介绍了同位素/化学径流分割的计算方法及示踪剂选择。对比分析各研究流域融水径流分割结果,详细讨论影响融水径流变化的主要因素。针对同位素径流分割方法的理想化假设,提出了量化不确定性的的拓展研究。最后,阐述了随着高频采样技术的完善,同位素径流分割研究的发展前景。     

流域汇流的概率论体系探讨

基于统计物理学观点,给出了净雨过程和流域出口断面流量过程的概率论解释。在此基础上,应用概率论中随机变数函数分布的理论导出了卷积公式,获得了不同于Rodriguez-Iturbe等对流域瞬时单位线所作的概率解释,且前提条件更为明确。证明了流域瞬时单位线的一阶原点矩、流域滞时和平均流域汇流时间是完全等价的,从而为计算平均流域汇流时间提供了一个概念明晰、操作简便的计算方法。给出了两个应用概率论方法确定流域瞬时单位线的方法,其中之一是笔者提出的。     

论流量过程线划分的环境同位素方法

自1987年起,在实验流域和代表流域对现行流量过程线划分两种径流成分的环境同位素法的基本假定进行了实验检验.结果表明,由于沉域水文系统同位素条件的复杂性,8项基本假定大多是不正确观念,应用该模型所得结果误差较大.研究认为对天然流域流量过程线使用环境同位素方法划分两种或两种以上径流组分时,必须具有4项必要条件,才能取得合理结果.     

Hydrograph Separation of the Amazon River: A Methodological Study

The hydrograph separation of the Amazon river was performed using three different methodologies. Were applied isotopic, filter-separation, and mixing methods to estimate the contributions of the surface runoff (event water) and baseflow (pre-event water) components to the total river flow, during the 1973–1974 hydrological years. The importance of the baseflow contribution, mainly during the peak discharge, suggesting that the groundwater plays a much more active and important role in the storm dynamics, was verified. Similar results were obtained for all the methods used, and the applicability of each one was discussed in detail. For the Amazon river basin, the average contribution of the baseflow was 56% of the total river flow, at peak discharge. The average surface runoff contribution, which represents the water capable of mechanical erosion in drainage basins, expressed in terms of the surface runoff coefficient (Kr), was 31.9%, while the mean contribution of the baseflow, expressed by the baseflow coefficient (Kb), was 68.1%.     

Ge/Si and Sr/Sr tracers of weathering reactions and hydrologic pathways in a tropical granitoid system

Ge/Si and ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr data from primary and secondary minerals, soil waters, and stream waters in a tropical granitoid catchment quantitatively reflect mineral alteration reactions that occur at different levels within the bedrock–saprolite–soil zone. Near the bedrock–saprolite interface, plagioclase to kaolinite reaction yields low Ge/Si and 87Sr/86Sr. Higher in the regolith column, biotite weathering and kaolinite dissolution drive Ge/Si and 87Sr/86Sr to high values. Data from streams at base flow sample the bedrock–saprolite interface zone, while at high discharge solutes are derived from upper saprolite–soil zone. Coupled Ge/Si and 87Sr/86Sr can be effective tools for quantifying the importance of specific weathering reactions, and for geochemical hydrograph separation.     

提孜那甫河流域融雪径流模拟及不确定性分析

为了开展寒旱山区典型流域融雪径流过程的研究,提高融雪径流模型（SRM）在山区融雪地区的水文过程模拟精度,本文选取新疆提孜那甫河流域作为典型研究区,在SRM径流计算基础上,加入合适的基流数据并进行不确定性分析。考虑4种常见的基流分割方法（数字滤波法、加里宁法、BFI法（滑动最小值法）和HYSEP（hydrograph separation program）法）,基于贝叶斯理论,采用马尔科夫链蒙特卡洛（MCMC）模拟进行参数不确定性分析,对使用不同基流数据SRM的融雪径流模拟表现进行综合评价。分析结果表明,基于加里宁基流分割方法的模型（SRM_K）能够最佳地模拟研究区融雪径流过程（纳什系数NSE在识别期和验证期分别为0.866和0.721,大于其他对比模型）。MCMC模拟能够较好地识别SRM参数,获得可靠的参数后验概率分布。当实测降水资料缺乏或其代表性较差时,TRMM（tropical rainfall measuring mission）卫星数据能够描述研究区的降水过程特征。