论岩溶山区的单元流域治理

中国西南地区大面积分布的岩溶山区是我国环境最恶劣，经济最不发达的贫困地区之一，根据其特殊的环境及水文地质条件，本文提出了“岩溶单元流域”的概念，并探讨了它的内涵，研究路线及治理技术方法。由于岩溶发育的不均一性以及地下水分岭和非可溶岩体的存在，岩溶山区形成了很多由地下分水岭或非可溶岩体所圈闭或半圈闭的“岩溶单元流域”。岩溶单元流域是一个由地表水和地下水组成的完整的水文系统，也是岩溶发育的岩溶洞穴－裂     

数字孪生流域: 未来流域治理管理的新基建新范式

数字孪生流域是数字孪生地球的重要组成部分, 厘清数字孪生流域理论定义和内涵是研究和建设数字孪生流域的前提和基础, 对流域智慧化治理管理具有重要意义。本文基于数字孪生理论技术, 开展了以下研究: ①给出了数字孪生流域的定义, 认为数字孪生流域是以服务流域全生命周期管理的全量数据和领域知识驱动物理流域和虚拟流域交互映射、共智进化、虚实融合的新基建新范式, 并辨析了与传统建模仿真的区别。②数字孪生流域内涵是通过"由实入虚"、"以虚映实"和"由虚控实"实现物理流域对象的全生命周期管控, 特征包括高度保真、演化自治、实时同步、闭环互动和共生进化。③数字孪生流域基本模型由物理流域、虚拟流域、实时连接交互、数字赋能服务、孪生流域数据和孪生流域知识组成, 其核心能力包括物理流域感知操控、全要素数字化表达、实景可视动态呈现、流域数据融合供给、流域知识融合供给、流域模拟仿真推演及孪生自主学习优化。④提出数字孪生流域要解决的关键科学问题和关键技术体系, 并从感知网、数据网、知识网、模型网及服务网展望了数字孪生流域发展方向, 阐述了数字孪生流域的赋能领域。本文旨在通过数字孪生流域理论新型研究范式为数字孪生流域技术应用落地提供理论指导, 对未来智慧流域研究和数字技术在流域治理管理中的应用提供有益的启发与借鉴。     

流域科学与水资源管理

流域是水资源管理的基本单位。基于水资源文献的综合分析,讨论了自20世纪以来水资源管理概念、目标及途径的变迁,提出建立流域科学,以流域为研究对象,以揭示流域生态水文过程的客观规律为前提,采用现代管理科学理论和方法,应用先进工程技术手段优化配置水资源,满足人类活动及生态系统的多种需求,促进社会、经济及环境的可持续发展。并且指出流域科学的内涵应包括:①水资源的调查、监测和模拟;②水资源利用多目标设定;③水资源分配机制;④水资源管理指标的确定与评价;⑤水资源管理决策机构;⑥水资源管理反馈分析与人类活动调控。     

流域遥感:内涵与挑战

遥感在流域综合管理与流域科学研究中得到广泛应用并发挥着不可替代的作用。重点阐述了流域遥感的内涵、进展与面临的挑战，系统总结了相关的流域遥感数据产品。流域遥感研究流域下垫面、水循环、水资源、水灾害、流域生态的遥感解析能力并提供相关的遥感数据产品。流域遥感数据产品正逐步成为不断更新的公共产品和服务，满足了流域管理监测信息及时性、完整性、连续性和高精度的要求。流域遥感与云计算的结合，可降低流域遥感数据产品生成的技术瓶颈；与云服务结合，可降低流域遥感数据产品的应用难度和成本，将是流域遥感走向实用的主流方向，从而为流域综合管理提供全方位的信息支撑。     

数字化流域及流域信息提取方法研究

介绍了基于数字高程模型(DEM)的流域信息提取方法,包括:DEM预处理,流向及集水面积的确定,水系的生成及子流域的划分方法以及流域面积、长度、坡度、坡向等信息的提取.并将这些方法应用于安徽境内的呈村流域,进行了实例验证,构建了数字化流域.     

沂沭泗流域气象卫星云图与实时降雨资料的对比分析

沂沭泗流域气象卫星云图与实时降雨资料的对比分析詹道强（水利部淮委沂沭泗水利管理局）前言１９９０年７月，我局在中科图象部及淮委水情处的大力协助Ｆ，通过淮河微波线路，建成了气象卫星云图远传及存贮显示系统。１９９０、１９９１年沂沭泪流域连续两年发生较大洪水...     

流域遥感:内涵与挑战

遥感在流域综合管理与流域科学研究中得到广泛应用并发挥着不可替代的作用。重点阐述了流域遥感的内涵、进展与面临的挑战，系统总结了相关的流域遥感数据产品。流域遥感研究流域下垫面、水循环、水资源、水灾害、流域生态的遥感解析能力并提供相关的遥感数据产品。流域遥感数据产品正逐步成为不断更新的公共产品和服务，满足了流域管理监测信息及时性、完整性、连续性和高精度的要求。流域遥感与云计算的结合，可降低流域遥感数据产品生成的技术瓶颈；与云服务结合，可降低流域遥感数据产品的应用难度和成本，将是流域遥感走向实用的主流方向，从而为流域综合管理提供全方位的信息支撑。     

数字黑河的思考与实践1:为流域科学服务的数字流域

多学科数据的收集和积累、多学科模型的集成以及现代化的观测系统是发展流域科学的必要前提。"数字黑河"是为黑河流域科学研究和流域集成管理而搭建的集数据、模型和观测系统于一体的信息化平台,是"数字地球"在流域尺度上的一次实践性尝试。数字黑河由数据平台、模型平台和数字化观测系统组成,其核心是观测、数据和模型平台中的信息基础设施建设,但同时也外延而扩展为以流域综合模型为骨架的各种应用。"数字黑河"已阶段性地完成了数据集成,在线数据量超过1 000 GB,并实现了完全共享,有力地支持了黑河流域的各项研究工作;在模型集成方面已初步建成了流域综合模型和空间决策支持系统。"数字黑河"的进一步构想是在e-Science的框架下将数据系统、观测系统、模型系统、信息发布系统、高性能计算及科学计算可视化集成为一个整体。     

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。     

典型喀斯特岩性组合结构的流域水文干旱机制研究——以贵州省为例

水文干旱已成为全球气候变化背景下典型的自然现象,是气象干旱和农业干旱的延续和发展,是最终、最彻底的干旱。岩性是流域下垫面的重要组成物质,其岩性类型及结构控制着地貌及水系的发育、促进流域储水空间的形成,影响流域的储水能力,关系到流域水文干旱的发生。本文在贵州省选择40个典型流域为研究样区,利用面向对象分类技术,提取流域岩性类型的遥感信息;利用主成分分析及灰色理论,研究岩性类型及其结构对流域水文干旱的影响机制。研究表明:1)从岩性类型因素上看,流域岩性类型对水文干旱影响总体较大,影响从大到小排序(关联度)为:K(0.985)Z(0.96)0(0.924)J(0.922)S(0.806)D(0.788)ε(0.75)C(0.69)Pt(0.684)P(0.568)T(0.542);2)岩性类型的主成分因素对流域水文干旱影响从大到小排序(关联度)为:Z_3(0.48)Z_4(0.47)Z_1(0.44)Z_5(0.42)Z_2(0.39);3)岩性类型组合方式对流域水文干旱影响从大到小排序为:Ⅰ、ⅡⅤ、ⅣⅢ。     

数字黑河的思考与实践4:流域观测系统

数字化的流域观测系统是数字流域的重要组成部分.①首先介绍了水循环卫星遥感和地面观测的最新进展,以及航空遥感在流域观测中的重要作用.②介绍了对于流域观测系统的构想.认为流域观测系统应兼顾陆面过程、水文、生态观测的不同空间尺度和时间尺度,监测与控制试验并重,地面与遥感配合,重视采样设计,重视新兴观测手段,与信息系统扣模型高度集成,科学目标导向,模型需求驱动.③黑河流域观测系统由位于流域上中下游不同景观带的野外研究站、综合观测试验以及气象水文业务化观测网络组成,在流域内先后开展了HEIFE实验、金塔试验和黑河综合遥感联合试验.④介绍了对于流域观测系统的进一步构想:增强遥感观测能力是关键,集成遥感、地面观测和模型模拟才能更好地定量估计水循环,流域观测系统应和信息系统、综合模型等共同构成流域科学研究的信息基础设施,更好地为流域科学服务.     

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。     

流域稳渗率分布曲线线型的分析研究

湿润地区的流域汇流计算，常常以不同水源分别的进行汇流计算，需将总径流量划分为直接径流量和地下径流量两部分，流域稳定下渗率ＦＣ是划分径流量的重要参数，通常用试错法确定，对固定流域取为常数。本文考虑流域各处透水性能并不均一，设想类似于流域蓄水容量曲线，在下渗面上存在着流域稳渗率分布曲线，并表达为少数参数方便，以便于地区综合，提高划分水源，流域汇流计算的精度。     

数字黑河的思考与实践3:模型集成

介绍了"数字黑河"模型集成研究的进展.①流域科学研究中的模型集成由发展流域集成模型和建模环境这2个主题所构成,前者可概括为"水-土-气-生-人"集成模型,后者是支持集成模型的高效开发的软件工具,注重于应用先进的信息技术为建模提供支撑.②将模型集成分为知识途径和技术途径,讨论了建模环境在模型集成中的作用,以及科学模型和流域管理模型的关系.③回顾了黑河流域模型集成的总体目标是发展两种类型的集成模型,其中第一种回应科学目标,是地球系统模型在流域尺度上的具体体现,以建成能够综合反映流域水文-生态-经济相互作用的模型为标志;第二种集成模型回应管理目标,以建成空间显式的流域水资源决策支持系统为目标.④对黑河流域已有的水文、地下水、水资源、陆面过程、土地利用、生态、社会经济与生态经济建模工作做了系统的综述.⑤分析了黑河流域集成模型研究中存在的问题和所面临的挑战.     

喀斯特地区流域地貌与岩性的统计关系探讨——以贵州省为例

岩石是地貌演化发育的物质基础,不同的岩性分布区常常发育特定的地貌形态。本文统计分析了喀斯特地区22 个中小流域的地貌类型和岩石的出露关系,从量上揭示了流域地貌与岩性的关联规律。分析结果表明:在碳酸盐岩出露的地区常发育着峰丛洼地;在碳酸盐岩夹碎屑岩出露地区易于形成峰丛谷地;在非碳酸盐岩出露地区发育形成非喀斯特地貌;而在峰林谷地和非喀斯特地貌分布区常有松散岩出露。      

澧水流域“91.7”暴雨洪水分析

澧水流域“９１·７”暴雨洪水分析彭安媛，黄祖法（湖南省水文总站）１９９１年６月３０日～７月９日，澧水流域由于受盂加拉湾低槽与副热带高压（以下简称副高）的作用，并在长江南岸的静止锋、长江北岸切变线低涡东移的影响下，普降大到暴雨，局部特大暴雨（简称“９１...     

TOPMODEL模型的空间尺度分析

以东江流域的岳城、胜前、东坑、蓝塘和九州五个子流域为例,应用前四个子流域分析DEM分辨率和流域大小对地形指数和TOPMODEL模型模拟结果的影响,探讨TOPMODEL模型对DEM分辨率的依赖性.结果表明:DEM分辨率对地形指数有着显著的影响,且径流模拟精度依赖于DEM空间分辨率,随着DEM空间分辨率的降低模拟得到的确定性系数逐渐减小.为了克服TOPMODEL模型难以考虑降雨空间分布不均对径流过程的影响,建立基于子流域的TOPMODEL模型,将基于子流域的TOPMODEL模型和整个流域的TOPMODEL模型应用九州子流域进行模拟比较,发现基于子流域的TOPMODEL模型能够得到精度更好的模拟效果,而且可以得到不同子流域对流域出口流量过程的贡献度,进而能够分析不同降雨情况下的流域出口洪水过程.