数字滤波法在锡林河基流分割中的比较与应用

以1974年锡林浩特水文站实测径流数据为例,通过Lyne-Hollick、Chapman、ChapmanMaxwell、Boughton-Chapman四种方法对其进行基流分割。一方面研究不同滤波方法滤波次数、滤波参数变化对基流分割结果的影响;另一方面确定流域基流分割的最优参数。结果表明:LyneHollick、Chapman、Chapman-Maxwell、Boughton-Chapman四种滤波法在锡林河基流分割中,拥有两个滤波参数的Boughton-Chapman滤波法分割基流的模拟效果最好,这是因为拥有两个滤波参数的数字滤波器与拥有一个参数的数字滤波器相比,其对总径流序列的高频信号的平滑作用更显著,所获得的地下径流序列更稳定,变化性更小。但其相比于单参数滤波法分割次数较多。对于单参数滤波方法中,Lyne-Hollick滤波法分割基流的模拟效果较好,Nash-Sutcliffe效率系数较接近于1,平均相对误差均5%,Chapman和Chapman-Maxwell滤波法分割结果偏低,平均相对误差均10%。     

黄河源区基流估算

河川基流在水安全、粮食安全、非点源污染评价、水资源评价和调查、水资源配置、工农业供水和降雨-径流关系模拟中有着重要的应用。黄河源区(唐乃亥水文站以上区域)的产水量占黄河流域的35%以上,是黄河流域的重要产水区,对黄河源区基流的估算就显得尤为重要。根据研究区域的气候特征,对加里宁法在本区域的应用提出了改进,并提出了新的计算程序。在此基础上,和电子滤波法进行了对比分析。结果表明,电子滤波法非常敏感,滤波参数β控制了基流在总径流中的比例,β与基流成负相关关系,对于不同的来水年份,其敏感性分析图形的形态都很相似;改进的加里宁法基流划分过程强烈地依赖于日过程线的起伏情况,基流一般随着退水系数的增加而增大,加里宁法分割的基流对于参数的变化并不敏感。     

基于SWAT模型的基流估算及评价——以洛河流域为例

SWAT是一个具有很强物理机制的长时段的流域分布式水文模型,它能够利用GIS和RS提供的空间数据信息,模拟复杂大流域中的径流成分。本文应用SWAT模型对基流进行模拟,分别采用1992～1996年和1997～1998年洛河流域卢氏水文站逐年、月实测径流资料进行模型校准和验证,确定模型的敏感性参数:径流曲线数、地下水再蒸发系数、土壤蒸发补偿系数和植物蒸发补偿系数;并借助滤波技术对实测径流进行基流分割。将滤波分割的基流与SWAT模拟值进行对比,采用线性回归系数(R2)和Nash-Suttclife模拟系数(Ens)对SWAT模型进行评价,其结果月基流R2为0.76,Ens为0.75,模拟精度较高。     

两种自动基流分割方法在干旱半干旱地区的对比研究

基流是河川径流的重要组成部分。在干旱半干旱地区,基流对于维持水源的稳定性及持续性、确定河流生态需水等方面具有重要作用。因此,基流分割结果的准确性至关重要。本文以黄河流域上游小流域为研究区,分别使用滑动最小值法和数字滤波法对典型年进行基流分割,然后用数字滤波法对1980-2014年日均径流进行基流分割,并分析基流的变化趋势。研究表明,数字滤波法在干旱半干旱地区具有较好的应用效果,滑动最小值法分割的基流结果偏小;在特定研究区的参数难以确定时,应结合两种方法的优点确定最佳的基流分割方案。研究区1980-2014年的平均基流指数为0.69,高于全国平均值0.26、西北诸河区的0.57及黄河区的0.43;趋势分析显示,研究区的年径流、基流、BFI的增长幅度分别为0.086 (m³/s)/10a、0.169 (m³/s)/10a、0.038/10a。MK趋势检验结果显示,年径流未通过10%的显著性检验,增长趋势不明显;基流和BFI分别通过了2.5%和1%的显著性检验,增长趋势显著。     

基于径流分类的流域降雨—径流过程动态神经网络建模

利用聚类分析,将径流序列分为不同类型的子径流序列,对这些子序列建立神经网络模型,采用Elman动态神经网络对沂沭河流域上游临沂子流域日径流量进行预测分析,通过与不加分类的总体神经网络的模拟结果进行对比分析。确定性系数、相关系数、平均相对误差和平均相对均方根误差4个统计指数及流域径流过程线和次洪误差分析结果都表明:Elman动态神经网络能够对日径流量进行较好模拟,但基于径流分类的降雨—径流模型表现出更优良性能,能较大程度提高径流模拟精度。     

黑河上游多年基流变化及其原因分析

利用递归数字滤波法分割黑河上游主要水文站点的基流量,用移动平均、曼-肯德尔（Mann-Kendall）突变检验,小波分析方法分析研究区多年基流变化特点,并对基流影响因子进行分析。结果显示：黑河上游祁连、扎马什克、莺落峡三站多年平均基流指数均大于0．4;祁连与莺落峡多年基流量呈上升趋势,二者都在1979年发生增加到显著增...     

SWAT在干旱半干旱地区的应用——以窟野河流域为例

SWAT是一个基于物理机制的分布式流域水文模型,其产流机制中对于地表径流、壤中流、浅层地下径流和深层地下径流的模拟方法比较实用,能够适用于不同气候条件和下垫面条件下的产汇流情况.本文将SwAT应用到黄河中游干旱半干旱区多沙粗沙典型流域之一窟野河流域,模拟了1980～1985年的日流量和月平均流量过程,分析并探讨了SWAT产流机制对水源划分和径流形成过程的影响.结果表明,水量平衡相对误差在10%～20%左右,但Nash-Sutticliffe效率系数都较低.本文对模拟结果进行了初步分析,认为SWAT产流机制不能有效模拟干旱半干旱地区的窟野河流域的壤中流、基流和春汛流量过程,并探讨了SWAT在干旱半干旱地区产流模拟可能存在的问题和值得深入研究的方向.     

Kalman滤波方法在黑河出山径流年平均流量预报中的应用

应用Kalman滤波方法,以流域平均降水量、气温、太阳黑子相对数及莺落峡站6年显著周期序列等为控制参数,对黑河出山径流年平均流量的预测问题进行了初步研究和探讨。     

基于数字滤波法和SWAT模型的灞河流域基流时空变化特征研究

将国内外应用较广的数字滤波法和分布式水文模型SWAT相结合,在进行基流时间特征分析的基础上,通过修正基流退水系数α、模型效率评价、重新运行模型、GIS空间插值和趋势分析等方法,创新性地实现了基流空间特征的可视化表达。研究结果表明：① 2001~2012年灞河流域年均基流指数（BFI）为0.43,总体呈增加的趋势。年降水量与年径流、年基流均呈明显的正相关关系,与年基流指数呈明显的负相关关系;② 基流年内变化较为稳定,在时间上存在秋季>春季>夏季>冬季、汛期>非汛期的关系。枯水期的基流指数高达0.78,表明基流是枯水期河流的主要补给来源;③ 灞河流域基流在空间上表现为自东南向西北、自上游向下游逐渐增加的趋势,这种空间分异规律是由流域的地势和河流流向决定的。     

气候变化和人类活动影响下澧水流域径流及其不同组分的变化简

目前径流变化相关研究较少涉及径流的不同组分。利用湖南省澧水流域4个水文站点长序列观测资料,不仅分析了2007-2011年相对于1985年以前径流总量及其历时曲线的变化,也分析了地表径流和基流及其历时曲线的变化。与1985年以前比,流域年降雨量保持不变,最显著的变化为森林覆盖率的增加和大量水库的修建。这些人类活动没有造成年径流总量、年基流量和年地表径流量的显著变化,但在日时间尺度上对径流过程产生了重要影响。地表径流和地下径流对人类活动存在差异性响应,2007年以后地表径流在洪峰期流量变小而其他时段变大,而地下径流汇水受人类活动影响较小,基流流量除枯水期外与1985年以前基本一致。本文所揭示的规律可能在中国南方具有一定的代表性。     

长江源区通天河基流的计算与分析

通天河是长江源区最大干流,其径流与基流的变化基本上反映了整个源区的水文与水文地质特征.根据长江源区通天河流域的径流变化及区域水文地质条件等特征,首次选用改进加里宁方法计算了通天河直门达水文站1957-2009年实测径流量的基流;分析了该流域基流量的多年变化,研究了拐点流量Q0、退水指数α值及比例系数B值与基流量的关系....     

基流研究综述

水资源是人类生产、生活不可或缺的自然资源,随着水资源危机的加剧和水环境质量的恶化,水资源短缺已成为世界倍受关注的资源环境问题之一。基流在水安全、粮食安全、非点源污染评价,水资源评价和调查,水资源配置、工农业供水和降雨－径流关系模拟中有着重要的应用。本文首先对基流的定义进行了概述,系统的综述了基流产生机制及其影响因素;对于各类退水方程,从退水方程所反映的流域特性出发,阐明其优缺点、适用条件及应用情况,并对退水方程的建立进行了讨论。方程的参数多,则退水过程拟合得好,简单的线性方程拟合的效果不如多个线性方程组合的效果好,这在一定程度上说明了流域含水层出流的非线性。综合了多种基流划分方法,认为模型模拟和水量平衡法具有较强理论基础,图形法具有较大主观性,其精度依赖于操作者对于河道和地下水联系的了解情况。最后,本文对基流退水方程的建立,以及基流方程拟合中要注意的问题也进行了总结。     

基于SWAT模型的晋江西溪流域径流模拟

应用流域分布式水文模型SWAT,综合利用泰森多边形法、土壤粒径的线性变换、土地利用编码的转换等方法以及子流域和水文响应单元(HRU)的适当划分,对闽东南沿海西溪流域1970～1975年的年、月径流进行模拟,以月径流模拟的效率系数、相对误差和相关系数3个指标为标准,对模型的敏感参数进行率定,并对1976～1979年的月径流进行验证模拟.研究结果表明该模型适用于晋江西溪流域的径流模拟,且精度较高,尤其是降水量大,产流量多的月份模拟效率更高.     

基于SWAT模型的晋江西溪流域径流模拟

应用流域分布式水文模型SWAT,综合利用泰森多边形法、土壤粒径的线性变换、土地利用编码的转换等方法以及子流域和水文响应单元(HRU)的适当划分,对闽东南沿海西溪流域1970～1975年的年、月径流进行模拟,以月径流模拟的效率系数、相对误差和相关系数3个指标为标准,对模型的敏感参数进行率定,并对1976～1979年的月径流进行验证模拟.研究结果表明该模型适用于晋江西溪流域的径流模拟,且精度较高,尤其是降水量大,产流量多的月份模拟效率更高.     

基于SWAT-X模型的抚河流域径流量模拟研究

建立抚河流域的SWAT-X模型,利用其敏感性分析模块分析参数灵敏度,得出4个敏感参数CN2、Gwqmn、rchrg_dp、ESCO;采用沙子岭、南城、廖家湾、娄家村4个水文站1998—2005年月数据进行水文参数率定并评价模型的适应性,结果表明径流模拟值均达到拟合精度(相对误差、相关系数、效率系数),SWAT-X模型适宜于抚河流域的径流量模拟。     

变化环境下基于跳跃分析的水资源评价方法

针对变化环境下的非一致性年径流序列,提出了基于跳跃分析的水资源评价方法.该方法假设非一致性年径流序列由相对一致的随机性成分和非一致的确定性成分两部分组成,采用水文变异综合诊断方法识别与检验年径流序列的变异点,并用变异前后序列均值之间的差值描述序列的确定性成分;根据时间序列分析的分解与合成理论,对年径流序列的随机性成分进行提取,采用有约束加权适线法对其进行频率计算;将确定性的预测值和随机性的设计值进行合成,得到过去、现在和未来不同时期年径流合成序列的频率分布.对无定河流域进行了实例验证,结果表明年径流量序列在1971年前后跳跃变异显著;多年平均地表水资源量在过去(1971年以前)、现在(2000年)和未来(2010年)三个时期的评价结果分别为:15.766×108 m3、10.228×108m3、10.228×108m3,未来与现在相同,而未来与过去相比减小约35.1%,这种情形对无定河流域水资源的开发利用极为不利.     

基于灰色自记忆模型的城市月需水量预测

建立了以灰色微分方程为动力核的自记忆模型,并首次应用于城市月需水量预测.先将具有季节性特征的实测历史数据通过季节指数法获得相对平滑的序列,再用所建灰色自记忆模型进行模拟、预测.研究表明,灰色自记忆模型建模方法简单且模拟和预测精度较为满意,平均相对误差为5.74％,灰色GM(1,1)模型预测平均相对误差是8.77％,其精...     

基于遥感的黄土高原林草植被变化对河川径流的影响分析

从黄土高原不同地貌区降雨产流机制入手,分析了林草植被影响流域水循环的可能环节;利用20世纪70年代以来不同时期的土地利用和植被盖度解译成果,以及同期实测的降雨和径流数据、供用水数据等,引入林草植被覆盖率、径流系数、产洪系数和基流系数等概念,从流域尺度上构建了林草植被覆盖率与河川径流的定量响应关系,结果发现,在半湿润或半干旱的黄土区,径流系数和产洪系数都将随林草植被的改善而减少,气候越干旱、径流或洪量减少越多;与同气候带的黄土区相比,盖沙黄土区林草植被改善所导致的减水量更大。不过,当林草植被覆盖率大于60%后,产洪系数变化减缓;最终河川径流将稳定在大于基流的某阈值附近。     

黄土高原典型流域地下水补给-排泄关系及其变化

基于长序列实测日径流资料,分析了无定河流域的地下水补给-排泄关系。结果表明:①流域多年平均地下水补给量为11.38~15.69 mm,降水入渗补给系数为2.9%~4.4%,基流补给率约为73.6%~86.8%;②就三个分区而言,年均地下水补给模数、降水入渗系数以黄土区最大,河源区次之,风沙区最小;而基流补给率以河源区最大,黄土区次之,风沙区最小;③趋势分析表明,研究区地下水补给量总体呈显著减少趋势,并进一步导致了基流量的减少。但是基流的减少程度高于补给量。     

基于加权光滑样条的多云雨地区NDVI重构——以广东省为例

为探讨加权光滑样条算法（sspw）在多云雨地区重构高质量NDVI的效果,以广东省为研究区,对其范围内2005—2015年MOD13Q1 NDVI数据进行重构。为证实sspw在重构多云雨地区NDVI的优势,选取多云雨样区的重构影像进行对比,并将未加权滤波［普通光滑样条（ssp）、Savitzky-Golay（SG）滤波］与加权滤波（sspw、加权SG滤波）重构的NDVI时序曲线进行对比。结果发现：1）sspw能有效重构多云雨地区NDVI。2）与未加权滤波相比,在质量权重的辅助下,加权滤波重构的NDVI数据时间序列曲线更接近原始NDVI上包络线,加权滤波重构的NDVI与原始NDVI线性相关性更强,误差更小;而加权滤波中,sspw比加权SG（Savitzky-Golay）滤波更能抑制图像中的噪音。总体来说,sspw重构的数据误差更小,与原始高质量数据相关性更强,重构效果更好,更适合多云雨地区。