后湾水库以上流域下垫面变化对洪水影响分析

由于人类活动影响导致海河流域下垫面发生变化,造成流域产、汇流特性的变化。为掌握流域下垫面变化对洪水的影响情况,对后湾水库流域采用改进的新安江—海河模型进行分析、研究。结果表明,后湾流域下垫面发生变化的年代为1980年左右;改进的新安江—海河模型用于不同量级的洪水模拟,其效果较好;由于下垫面的变化,改进的新安江-海河模型的产、汇流参数1980年后比1980年前有增大趋势,并在相同降雨情况下,1980年后的洪量比1980年前呈减少的趋势,且洪水量级越小减少幅度越大。     

窟野河流域水沙演变的尺度效应驱动因素研究

流域下垫面的变化影响着流域的水文水沙特性,不同尺度及流域下垫面的变化特性也会对窟野河输沙率及径流量产生不同程度的影响,通过对已有数据和研究资料的分析比对,从1980~2013年以窟野河三个不同尺度的流域作为研究对象,研究在不同尺度情况下下垫面变化对水沙演变影响,用灰色分析法计算影响其变化的驱动因素的关联度。     

在可能最大降水条件下的流域产流汇流计算问题

一、导言在可能最大降水条件下,笼罩设计流域的暴雨,其雨率及总雨量比之常遇的暴雨大而集中,这对下垫面的产流与河网汇流特性将发生什么变化?是从事水文计算的同志关心的问题。实质问题是研究如何扣除实测资料范围以外的降雨损失及如何对待汇流计算中的非线性影响。在一般流域都找不到与可能最大暴雨相近量级的实测的暴雨洪水资料,所以本文将借助理论上的推导,结合用河南省“75.8”特大     

华东地区特小流域洪水参数研究

特小流域雨洪特性及参数变化规律,与一般中小流域不同,本文根据特小流域雨洪特性,应用推理公式的基本理论,分析了华东地区95个测站845场次洪水,并参考应用了其它省的43个测站200余场次洪水分析资料,着重研究和总结特小流域资料处理的原则、方法;探讨特小流域的雨洪特性;洪水参数的变化规律。根据华东地区流域下垫面类型,采用了按下垫面分类的办法,将各流域的洪水参数分成五类。在第二类中又分成三个型,分别建立了各种类型洪水参数m的计算公式,可供华东地区流域面积F<30km~2(特别是F<10km~2)的工程推求设计洪水使用。同时选择有代表性的22个流域进行了实地查勘、对比分析,对流域下垫面的分类作了充分的有效的论证,并提供可供野外查勘对照确定流域下垫面类型的影集。为了提高研究成果的实用性和科学性,采用实际流域、工程设计的资料对参数综合成果进行了检验和工程经济效益的分析。     

构建考虑煤矿采空区特殊下垫面的水文模型并在山西省小流域应用

随着中国经济的快速发展,能源需求的增加,作为中国最主要的煤矿开采省份,山西省的煤矿开采量也一直在增加。但长期以来不合理和不科学的煤层开采,导致全省许多地区出现了煤矿采空区和伴生的地表裂隙。同时山西省内许多流域观测资料显示河道径流明显减少,水库存储量下降。认识煤矿开采,这一重要人类活动对水文过程影响,并在此基础上发展考虑煤矿采空区特殊下垫面的水文模型意义重大。收集山西省几个典型小流域的煤炭开采、遥感、水文资料,经过调查和分析发现煤炭采空区引起的裂隙和塌陷在山坡上会增加地表优先流,在河道上会导致明显渗漏现象。基于以上对煤炭开采对水文过程影响的认识,发展了考虑煤矿采空区特殊下垫面的水文模型,并在山西芦庄小流域进行了模型验证与应用研究。此研究方法对认识人类活动可能引起水文过程的变化有一定的借鉴意义,发展的模型也可以推广到具有类似水文过程的地区,对由于不合理的煤炭开采受到影响的流域进行水文分析和预报。     

安徽皖南山区人类活动及生态变化影响的水文效应初探

流域出口断面的水文要素是流域系统对降水的响应结果,流域下垫面的变化自然引发系统响应的变化,本文以安徽皖南山区代表流域为例,分析研究区域产流、汇流以及产沙的变化规律.研究表明,流域地貌的水文效应整体比较稳定,90年代后期的流域产流、产沙存在减少趋势.     

变化环境下城市洪水演变驱动机理——以北京市温榆河为例

气候变化和人类活动被认为是城市洪水演变的主要驱动因素,不同区域气候变化和城市化对洪水演变的影响不尽相同,科学识别城市洪水演变的关键驱动要素、量化气候变化与城市化对城市流域洪水演变的影响是城市洪水管理的重要依据。本文以高度城市化的北京市温榆河流域为例,以季节降雨量、气温、流域前期湿度、不透水面积比及流域内地下水埋深作为潜在驱动要素,对温榆河夏季不同概率的洪水建立GAMLSS模型,分析探讨城市流域洪水演变的主要驱动机制。研究结果表明:温榆河流域夏季不同概率的洪水在研究期均呈现出非一致性特性;城市不透水面积的扩张和降水是温榆河流域夏季洪水变化的主要驱动要素,不同等级洪水的变化具有不同的驱动机制,高于概率70%的小洪水的变化主要受到流域下垫面变化的影响,而小于概率45%的低频洪水的变化主要受降水的影响。     

不同降雨条件下城市下垫面表面薄层水流的典型参数试验研究

以北京昌平未来科技城试验基地的降雨强度为降雨条件，通过室内降雨试验平台，研究了4种典型不透水下垫面（沥青、砼面、SBS改性沥青和砼方砖）和4种典型透水下垫面（草坪砖A、草坪砖B、风积砂砖A和风积砂砖B）分别在8种恒定雨强条件下形成薄层产流后的糙率系数、沿程阻力系数和径流系数的变化过程。结果显示：平面尺寸、表面光滑度、材质对不透水下垫面的糙率和沿程阻力系数影响较为明显；而结构、材质对透水下垫面的糙率和沿程阻力系数影响较为明显；两类下垫面的糙率值和沿程阻力系数均随雨强增加呈现减小的变化趋势，但变化的幅度较小，之后逐渐趋于稳定；两类下垫面的径流系数在不同雨强下保持相对稳定。     

不同降雨条件下城市下垫面表面薄层水流的典型参数试验研究

以北京昌平未来科技城试验基地的降雨强度为降雨条件，通过室内降雨试验平台，研究了4种典型不透水下垫面（沥青、砼面、SBS改性沥青和砼方砖）和4种典型透水下垫面（草坪砖A、草坪砖B、风积砂砖A和风积砂砖B）分别在8种恒定雨强条件下形成薄层产流后的糙率系数、沿程阻力系数和径流系数的变化过程。结果显示:平面尺寸、表面光滑度、材质对不透水下垫面的糙率和沿程阻力系数影响较为明显；而结构、材质对透水下垫面的糙率和沿程阻力系数影响较为明显；两类下垫面的糙率值和沿程阻力系数均随雨强增加呈现减小的变化趋势，但变化的幅度较小，之后逐渐趋于稳定；两类下垫面的径流系数在不同雨强下保持相对稳定。     

西北内陆河山区流域内循环过程与机理研究:现状与挑战

山区水资源及其变化对于中国西北干旱区的绿洲经济系统和生态系统具有重要意义,准确认识山区流域中不同下垫面(冰川、冻土、积雪、森林带、草甸带等)中植被—土壤—大气中水分的迁移和循环过程既是寒旱区水研究的基本问题,也是开展寒旱区水资源精细化管理和调控的基础。目前国内外对山区不同下垫面的水文功能、流域水文过程等已有较好的研究积累,但对流域内不同下垫面之间水分在土壤—植被—大气之间的内循环过程的认识才刚刚开始,对于内循环的机制及内循环在流域水文过程中作用的定量研究还处于探索阶段,也面临诸多挑战。国家自然科学基金重点项目"西北内陆河山区流域水文内循环过程及机理研究"拟选择具有较好观测基础和资料积累的阿克苏河山区流域和疏勒河山区流域为研究对象,通过对不同下垫面的径流小区试验,植被水分、土壤水分和大气水分的同位素示踪与解析,不同下垫面蒸散发的地面观测和遥感反演,区域气候模式与陆面水文模式的耦合,以及再分析资料的水汽通量分析,获取不同下垫面的水汽交换特征和输移过程,识别大气中水汽输移路径,从而系统分析不同下垫面对山区水文过程的作用及其对中下游绿洲的影响,为深入理解我国西北内陆河流域的水循环过程提供科学支撑。     

基于GIS/RS的流域水文过程分布式模拟——Ⅰ模型的原理与结构

面向流域水资源管理,提出了一个基于GIS/RS的流域分布式水文模型,模型主要包括单元水文模型与河网汇流模型两大部分。单元水文模型涉及到冠层截留、融雪、蒸散发、坡面流、非饱和土壤水运动和地下水出流等水文物理过程。产流计算考虑到地形坡度的影响采用基于地形指数的计算方法。汇流演算基于河网结构采用分段马斯京根方法。模型的大部分参数与输入信息可以利用GIS和RS技术获取,能够对气候变化和人类活动对下垫面的改变,做出快速的模拟与响应。     

新疆哈密伊吾河流域洪水特性分析

为减少伊吾河流域洪水给沿岸群众生命财产安全带来的损失,促进流域水资源利用的健康和持续发展,掌握伊吾河流域洪水特性很有必要。基于伊吾河流域水文站多年实测水文资料,对该流域洪水组成、洪水年际、年内变化特征和洪水发生频率等洪水特性进行研究,结果可知:伊吾河流域的洪水主要组成类型是融雪型洪水、暴雨型洪水和雨雪混合型洪水;从近十年流域洪水年际变化看,2012年前发生洪水的频率较小,2012年以后发生大洪水的频率较高。流域发生的洪水主要受降水特性影响较大,呈现出暴涨暴落、峰量大且集中、涨峰持续时间较短等特点。通过掌握流域洪水特性,对该流域防汛抗洪以及水资源合理开发利用具有重要作用。     

黑河流域不同下垫面水热通量特征分析

"黑河流域遥感—地面观测同步试验"在黑河上中游地区不同下垫面上建立了多个自动气象站和涡动相关仪及大孔径闪烁仪通量观测站。选取草地、森林及农田3种下垫面的观测资料,分析了水、热和CO2通量特征。结果表明:黑河流域内不同下垫面能量收支各分量(净辐射、感热、潜热和土壤热通量等)有明显的日变化特征;各通量观测站观测结果如季节变化趋势等差异明显,反映了不同下垫面地气交换特征的不同。黑河上游阿柔冻融观测站和中游临泽草地站两套大孔径闪烁仪(LAS)的观测与涡动相关仪有关结果有较好的对应关系。结合浅层土壤热储存量的计算等分析了地表能量平衡的闭合情况。LAS观测的感热通量一般大于涡动相关仪的测量值;两者的差异主要由下垫面的非均一性、通量贡献源区大小不同以及影响大气湍流通量观测的涡旋尺度不同等原因引起。     

城市地区产汇流模型研究

城市化后与天然流域产流条件的主要差别是其透水面积比例不断减小，而 透水和半透水面积比例相应增大。根据这个特点本文在城市透水面积上引用“吉林省小流域和坡面设计洪水研究成果”中的产流模型；在不透水和半透水面上引用了国内在的试验成果进行上损计算。并综合为城市产流模型，它能较客观地反映不同下垫面的产流机制。根据长春市实验流域实测资料用本产流模型和现行汇流计算方法进行拟合，取得较为满意的结果。     

地下水-地表水耦合模拟中下垫面影响初探

本文针对下垫面对地表径流形成与运动的影响进行分析,通过洼地储水量和消减储水量的概念对下垫面的影响进行评价,将下垫面的影响以地表孔隙度的形式表现在地表径流运动方程中,并推导出洼地储水高度和消减储水高度与地表孔隙度和径流深度的关系式,且对参数的获取进行了探讨,最后对大、小凌河扇地的下垫面条件进行了分析与评价.     

基于WRF-Hydro模式的清江流域洪水模拟研究

基于WRF-Hydro模式构建了洪水预报模型,开展了清江流域的洪水模拟研究.利用2015～2017年9场典型洪水过程进行了流域内模式的参数率定,并基于2017～2018年4场典型洪水过程分析探讨了模型对清江流域洪水的模拟效果.结果表明:在率定及验证期的13场典型洪水过程的逐小时模拟中,纳什效率系数介于0.50～0.94...     

路南石林喀斯特流域水文特征初探

本文运用水文地貌系统耦合分析的方法,对路南石林喀斯特流域水文特征进行了探讨,对喀斯特完全入渗式流域和完全漏渗式流域的特性进行了初步研究,揭示了侵蚀基面的变化对流域地表地下水系结构的影响,认为石林发育区水文特征有其自身的特点。      

新疆叶尔羌河冰川湖突发洪水对气候变化的响应

利用1961—2008年的气象-水文资料,探讨了气候变化与叶尔羌河流域冰川湖突发洪水的关系.采用非参数Wilcoxon统计检验和Kendall的τ关联检验分析温度、降水变化与洪峰流量量变化的关联性和一致性;用Mann-Kendall法对气温、降水和洪峰流量4000 m3.s-1突发性洪水的0℃层高度进行突变检验和趋势分析.结果表明:流域气温在1995年发生突变,且对冰川湖突发洪水发生起主导作用;降水突变不明显,对冰川湖突发洪水发生只起促进作用.自1880年以来,冰川湖突发洪水发生频率增加,与流域气温变化一致.1994年以来气温呈直线上升,洪水频率也呈显著增加趋势;冰川湖突发洪水发生频率与降水变化关系不明显;突发性洪水发生与其前8 d的0℃层高度显著上升密切相关.     

梯级水电开发对大通河流域洪水过程的影响分析

应用大通河流域实测洪水资料和水利普查数据,定性和定量分析了梯级水电开发对流域洪水过程和洪水特征的影响,建立了梯级水电站数量与洪水涨落率、涨落频次的数学关系模型。结果表明:随着流域水电站数量的增多,洪水过程变化频繁,洪水涨落率增大,涨落频次增多;梯级水电开发使流域最大洪峰流量增大了19.7%~21.5%,最大洪峰传播时间减少了6.1%,而对次洪水总量的影响较小。研究水文过程受人类活动的影响规律,对加强流域水电站统一调度、水能水资源可持续利用和水生态文明建设具有十分重要的意义。     

时变参数法在洪水预报中应用

由于人类活动影响导致海河流域行洪河道发生了明显变化,造成洪水准确预报面临方法急需改进难题.本文通过下垫面条件变化对行洪影响状况和机制研究,提出了霍顿饱和下渗与马斯京根分段连续演算相结合的"时变参数"方法.大量实例效验结果表明,该方法较好地解决了河道干涸导致行洪中存在较强下渗影响问题,进而提高了预报精度.时变参数河道洪水演算方法以中国洪水预报系统为平台,根据上断面实测流量资料及下断面初始流量资料对下断面未知的流量过程进行预报.