现行普适降水入渗产流模型的比较研究:SCS与LCM

产流计算是水文模拟的关键环节之一。在一定的空间尺度上,产流是一个十分复杂的非线性过程。目前在不同水文模型中,产流计算并不唯一。本文通过对比同时期提出的LCM模型与SCS模型,基于理论及数值分析发现:(1)SCS模型在其比例相等假设下,是LCM模型的一种简单线性化表示。LCM模型更加反映流域宏观产流的非线性。(2)LCM模型参数与SCS模型参数存在严格的数学关系。LCM模型参数的确定可以利用SCS模型参数研究成果。(3)LCM模型参数很容易通过野外实验进行测定,而SCS模型参数很难实测,也可通过LCM模型参数为SCS模型参数确定提供依据。(4)SCS模型揭示了流域产流期内总降雨损失与总降雨量存在倒数线性关系,而LCM模型通过泰勒展开发现具有同样规律。     

基于RS和GIS的喀斯特石漠化驱动机制分析--以广西都安瑶族自治县为例

喀斯特石漠化(Karst Rocky Desertification，KRD)是指喀斯特区地表出现类似荒漠景观的土地退化过程。采用RS和GIS技术，对都安喀斯特石漠化程度分级状况与驱动因素进行全面调查，建立全县1：10万喀斯特石漠化数据库。利用相关分析、因子分析和回归分析等方法，分析导致石漠化的影响因子，即喀斯特石漠化的重要驱动力，建立了喀斯特石漠化动力指数模型，算出了各因子对石漠化的贡献值，指出石漠化产生的主导原因是不合理的人为活动。所建的动力指数模型输出结果与遥感调查有相对一致性，表明石漠化动力指数能较好地反映该地区石漠化过程，可为喀斯特石漠化治理提供理论依据。     

喀斯特流域地貌类型对枯水径流的影响——以贵州省河流为例

影响流域的枯水径流及其变差系数的因素很多 ,如气候、岩性、地貌、植被、土壤等。本文借助于GIS软件和SPSS统计软件 ,对喀斯特流域地貌类型进行划分和数字化 ,并通过聚类分析把各流域按地貌类型的差异进行归类 ,研究不同地貌类型及其空间配置的差异与枯水径流特征值之间的相互关系 ,从而揭示地貌类型的差异对流域枯水的影响。     

基于GIS和RS技术的北京市功能区产流风险分析

城市化进程加大了城市区域暴雨洪水灾害发生的风险,定量研究城市降雨产流特征,可以为城区的科学规划和管理提供科学依据。以北京市五环内地区为研究对象,利用GIS和RS技术提取了五环内的土地覆被信息,并结合不同地区用途进行了功能分区。在此基础上,结合SCS-CN水文模型分析了研究区在不同降雨重现期的降雨产流分布特征,并定量识别了北京市五环区域内的产流风险区。结果表明:在不同重现期降雨下,五环内地区不同等级产流风险区分布格局差异明显。高产流风险区占全区的面积由重现期1 a的18.90%增加到重现期100 a的54.74%;由于不透水面比率不同,不同功能区的产流特征也存在显著差异,其中商业用地区产流风险最高,平均产流量为24.76mm(重现期1 a),天然绿地区产流量最低,均值为7.36mm(重现期1 a);随着降雨重现期的增加,各功能区之间的产流量存在趋同效应;五环内产流风险格局呈现出中心高、四周低的环状分布特征,高产流风险聚集区大多分布在城市中心的商业和居住区,低产流风险聚集区主要为大型公园和天然绿地,分布在四环与五环之间。城市防涝规划工作应该充分考虑城市产流风险聚集区分布以及不同功能区的降雨产流风险特征,分层统筹,科学拟定规划方案,同时还要充分利用城市自身的"生态"优势,多角度解决城市暴雨洪水问题。     

贵州喀斯特水文地貌模型及其应用初步研究

借鉴常态流域地貌数学模型的思想方法,在贵州喀斯特开放流域中建立水文地貌数学模型,以研究亚热带剥蚀区喀斯特地貌的水文形态结构及其建造过程,并应用于分析贵州一些特殊的喀斯特水文地貌现象。     

流域水土资源信息系统的构建

该文分析基于GIS，RS和地学模型集成的流域水土资源信息系统的开发背景，目标，结合实际系统的开发，提出了系统开发的思路和技术路线，并探讨系统开发的方向和实际应用的可能性。     

基于RS和GIS的喀斯特山区景观生态格局

喀斯特地区生态脆弱性特征受各种自然和人为因素综合作用的影响。本文选取桂西南典型喀斯特山区，集成GIS和RS技术提取景观生态格局信息，运用景观生态学的基本理论和方法，在FRAGSTATS*ARC软件支持下，以分维数、形状指数、景观优势度、景观破碎度和相邻指数等景观格局指标，对该区脆弱生态环境的景观格局进行定量分析。结果表明石漠斑块已经占据景观的主导地位，景观格局呈现明显的破碎现象，必须采取综合措施进行生态重建。     

流域水文模型和GIS集成技术研究现状与展望

该文综述了流域水文数值模拟模型与遥感、地理信息系统集成技术的发展和研究现状，讨论了四种类型集成技术特点、应用和存在的问题。提出了高层次共实体的时空概念框架，以实现水文模型与GIS完全集成，指出水文模型与GIS集成技术研究发展方向。     

流域水土资源信息系统的构建

该文分析基于GIS、RS和地学模型集成的流域水土资源信息系统的开发背景、目标 ,结合实际系统的开发 ,提出了系统开发的思路和技术路线 ,并探讨系统开发的方向和实际应用的可能性。     

基于RS和GIS的邯郸矿区土地利用变化研究

本文以邯郸矿区为研究对象,利用遥感(RS)和地理信息系统(GIS)对矿区的土地利用变化特征做出了定量分析,通过对三个时相的LandsatTM(1990年、2000年、2010年)影像进行解译,利用的GIS的叠加分析功能,分析邯郸矿区近20年来的土地利用变化情况,为改善农业生产条件和人类生存环境,促进区域经济和生态环境协调发展,推进邯郸矿区的生态修复提供借鉴。     

基于遥感和GIS的石羊河流域生态安全评价

受气候变化、不合理的人类活动等因素的影响,近年来石羊河流域生态环境退化,水资源匮乏,人地矛盾日益尖锐,生态安全面临着严重的危机。以遥感和GIS为技术手段,根据PSR模型框架机理建立了石羊河流域生态安全评价指标体系,采用层次分析法确定了各指标的权重,然后以流域内县级行政单元为评价单元综合评价了石羊河流域生态安全状况。研究结果表明,石羊河流域生态安全状况上游好于中游,中游好于下游;流域内各县生态安全度主要集中在Ⅱ级和Ⅲ级。针对不同区域的生态安全状况,给出了不同的恢复措施和建议。     

Two universal runoff yield models: SCS vs.LCM

Runoff calculation is one of the key components in the hydrological modeling. For a certain spatial scale, runoff is a very complex nonlinear process. Currently, the runoff yield model in different hydrological models is not unique. The Chinese LCM model and the American SCS model describe runoff at the macroscopic scale, taking into account the relationship between total actual retention and total rainfall and having a certain similarity. In this study, by comparing the two runoff yield models using theoretical analyses and numerical simulations, we have found that: (1) the SCS model is a simple linear representation of the LCM model, and the LCM model reflects more significantly the nonlinearity of catchment runoff. (2) There are strict mathematical relationships between parameters (R, r) of the LCM model and between parameters (S) of the SCS model, respectively. Parameters (R, r) of the LCM can be determined using the research results of the SCS model parameters. (3) LCM model parameters (R, r) can be easily obtained by field experiments, while SCS parameters (S) are difficult to measure. Therefore, parameters (R, r) of the LCM model also can provide the foundation for the SCS model. (4) The SCS model has a linear relationship between the reciprocal of total actual retention and the reciprocal of total rainfall during runoff period. The one-order terms of a Taylor series expansion of the LCM model describe the same relationship, which is worth further study.     

基于RS、GIS技术的扎龙沼泽湿地景观格局变化分析

本文以1986年、1999年、2002年的扎龙区域Landsat TM影像为数据源,利用RS、GIS技术分析了扎龙地区沼泽湿地16年的空间格局变化。选取景观破碎化指数、分形维数、分布质心等景观指数进行计算分析,同时研究了不同地区中沼泽湿地面积相对于总的沼泽湿地面积的变化情况。结果表明扎龙区域沼泽湿地的破碎化程度在加深,斑块形状变化不大,其质心位置向西北偏移,西北部的沼泽湿地不如东南部稳定,受到的人为影响更大。     

基于GIS/RS技术的福州城区水域时空动态变化研究

本文以GIS/RS技术为支持,建立可实现水域要素的空间查询、面积量算、复合处理、专题分析和动态比较的福州城区水域空间数据库,结合有关历史资料和环境监测数据,对福州城区水域的历史变迁、水域分布与水质的变化状况进行了研究,提出相应的对策建议.     

基于RS和GIS的中国西北不同生态类型区生态环境时空变化研究

采用定性与定量相结合的方法,在遥感（RS）和地理信息系统（GIS）支持下,利用1982-2000年的空间分辩率为8 km×8 km的NDVI数据（由NOAA-AVHRR提供）和地面气象资料,联合分析西北不同生态类型区生态环境的变化过程,得出中国西北地区NDVI的年平均值及其历年变化曲线、NDVI年平均值分布图和每隔10 a的差值变化图。由此可以看出,生态环境变化时空特点明显:20世纪80年代生态环境的变化波动不大,90年代以来波动变化明显,而且从1998年以后生态环境总体呈下降趋势;不同生态类型区植被指数年际变化的驱动因子不同,黄土高原区植被指数年际变化与降水量的相关性显著,而青藏高原高寒区与气温的相关性显著,其他分区与降水量和气温的相关性都不显著;生态环境变化的地域差异性明显,西北不同生态类型区中生态环境由好到差依次是陕南-陇南湿润半湿润区、黄土高原区、青藏高原高寒区、干旱区。四个分区1990年比1982年生态环境有所提高,但干旱区退化面积较大,2000年与1990年相比,生态环境都出现不同程度的退化,其中,陕南-陇南湿润半湿润区退化面积最大,其次是黄土高原区。整体生态环境状况不佳,而且近年的退化应该引起重视。     

甘肃南小河流域土壤水分扩散率单一参数模型的建立及应用

非饱和土壤的水力性质是进行土壤中水分与污染物运移模拟的物理参数,其中土壤水分扩散率是定量模拟土壤水分流动和溶质运移的最重要的参数之一。通过对甘肃省南小河沟流域不同地貌、不同土地利用方式的土壤分层取样,采用水平土柱吸渗法测定各地类的非饱和土壤水分扩散率;运用土壤水分扩散率的单对数模型和双对数模型对试验结果进行分析。结果表明:单对数模型参数具有明显的线性相关,可以建立表征描述南小河沟各地类的土壤水分扩散率的单一参数的单对数模型;进一步从全流域及划分地类后得到的模型参数B与A的关系分析表明它们具有较好的线性关系,可对模型进一步简化为单一参数模型。分析单一参数模型B的统计特征表明:参数B随着地貌类型的变化具有一定的变化特征,可作为土壤水分扩散率空间变异的变异系数。因此,可以用参数B作为反映地貌类型的指标,应用于区域土壤水分扩散率的估计中。     

1944-2005年黑河流域径流量变化特征及趋势

The Heihe River drainage basin is one of the endangered ecological regions of China. The shortage of water resources is the bottleneck, which constrains the sustainable development of the region. Many scholars in China have done researches concerning this problem. Based on previous researches, this paper analyzed characteristics, tendencies, and causes of annual runoff variations in the Yingluo Gorge （1944-2005） and the Zhengyi Gorge （1954-2005）, which are the boundaries of the upper reaches, the middle reaches, and the lower reaches of the Heihe River drainage basin, by wavelet analysis, wavelet neural network model, and GIS spatial analysis. The results show that： （1） annual runoff variations of the Yingluo Gorge have principal periods of 7 years and 25 years, and its increasing rate is 1.04 m^3/s.10y; （2） annual runoff variations of the Zhengyi Gorge have principal periods of 6 years and 27 years, and its decreasing rate is 2.25 m^3/s.10y; （3） prediction results show that： during 2006-2015, annual runoff variations of the Yingluo and Zhengyi gorges have ascending tendencies, and the increasing rates are respectively 2.04 m^3/s.10y and 1.61 m^3/s.10y; （4） the increase of annual runoff in the Yingluo Gorge has causal relationship with increased temperature and precipitation in the upper reaches, and the decrease of annual runoff in the Zhengyi Gorge in the past decades was mainly caused by the increased human consumption of water resources in the middle researches. The study results will provide scientific basis for making rational use and allocation schemes of water resources in the Heihe River drainage basin.     

RS、GIS支持下高寒草原退化过程中土壤流失及治理模式仿真研究

利用GIS的栅格数据空间分析功能,将研究空间离散化为25 m×25 m的栅格;在对土壤流失方程RUSLE进行实例化的基础上根据各算法生成各因子栅格图,借助GIS地图代数运算,实现了该区的土壤流失估算.研究区2002年土壤流失轻度以上面积为1 203.574 3 hm2,占研究区总流失面积的18.02%.总土壤流失总量为91 397.506 t/a,年平均流失模数为l 369.070 5 t·km-2·a-1,按照流失等级划分标准,属于轻度流失.对该区三种治理模式-加速治理型、传统经营型和稳步发展型进行仿真研究,结果表明:土壤侵蚀过程与土地利用和治理强度密切相关,轻度与中度侵蚀面积有明显的滞后增加趋势,加速治理型模式是促进该区农牧业发展和水土保持良性循环的最佳模式.在RS、GIS支持下可以掌握土壤流失面积和流失量,为高寒草原退化过程中土壤流失模拟控制研究提供了方法和科学依据.     

基于RS与GIS的黑青乔沼泽湿地景观格局分析

在ERDAS8．7和ArcGIS9．0支持下，对若尔盖黑青乔沼泽1977年Landsat-2MSS、1994年Landsat-5 TM和2001年Landsat-7 ETM遥感数据进行解译，选取斑块形状、多样性、优势度、均匀度、破碎度和分维数等景观指数分析了该区景观格局。结果表明，24a间研究区湖泊总面积缩小82．43km^2，草地扩大70．87km^2，半沼泽扩大52．97km^2，沼泽缩小43．00km^2；景观斑块数增加83块，平均斑块面积减少1．8375km^2；湖泊、沼泽、半沼泽和草地之间的类型演替较为明显；景观斑块形状指数整体上递减；景观优势度指数和破碎度指数增加，景观破碎化程度不断加深；多样性指数降低。