分布式时变增益流域水循环模拟

针对分布式水文模拟的问题,结合河西走廊黑河流域实际资料条件,提出将水文循环空间数字化信息与水文系统理论相结合的分布式时变增益水循环模型 (DTVGM)。DTVGM将单元时变增益水文非线性模型(TVGM)拓广到由DEM划分的流域单元网格上建立非线性地表水产流模型,基于水量平衡方程和蓄泄方程建立土壤水产流模型,并应用运动波方法建立分级网格汇流模型。最后,以黑河干流山区流域为例应用DTVGM开展了实例研究,设计开发了模型系统。研究区域被划分为38 277个网格单元 (网格大小为500 m×500 m),在此基础上将流域划分为456级带状汇流区域。考虑到黑河干流山区的寒区特点,模型耦合了融雪径流模型。模拟结果表明,DTVGM既有分布式水文概念性模拟的特征,同时具有水文系统分析适应能力强的优点,能够在水文资料信息不完全或者有不确定性干扰条件获得比较好的分布式水文模拟效率,在黑河干流山区的应用能够较好地满足水资源管理的要求。     

基于MODFLOW的流域分布式水文模型研究——以渭河中下游地区为例

在流域水循环框架下,以MODFLOW为基础,结合河水的一维动力波模型和地表、土壤坡面产汇流模型,建立了渭河中下游地区的流域分布式水文模型.该模型突出了研究区地下水循环这一主要水文环节.通过一个水文年的数据检验,证明该模型所获得的参数具有代表性,由各项参数模拟得到的流量过程与实测过程比较符合.在此基础上进行了模拟计算,确定了渭河中下游地区地下水天然补给资源量、浅层地下水开采潜力及现状条件下滨河湿地水源地开采与河水量的关系.该模型的开发不仅对科学调配和合理利用地表水和地下水资源,而且对滨河湿地生态系统功能的恢复和保护具有特别重要的意义.     

基于遥感驱动分布式时变增益水文模型

提出了一个完全采用遥感数据驱动的分布式时变增益水文模型,该模型通过融雪、产汇流等水文过程计算,给出流量的雪盖、蒸散发、径流等水文要素。在拉萨河流域,该模型采用遥感USGS-SRTM的3秒DEM、遥感TRMM(The Tropical RainfallMeasuring Mission)降水、Modis-LST(Land Surface Temperature)数据,建立分布式水文模型,模拟了2001-2008年日水文过程。模拟结果效率系数接近0.7,相关系数接近0.8,水量平衡误差5%以内。说明完全依靠遥感驱动水文模型进行水文水资源模拟可行。该模型为解决高寒山区无资料或缺资料地区水文水资源问题提供了一个新方法。     

海河流域分布式SWAT模型的构建

本文基于SWAT(Soil and Water Assessment Tool)构建海河流域分布式水文模型。针对海河流域的特点,对 平原区河网和入海口进行合理概化,对土壤类型和土地利用方式进行重分类处理。应用1995~2002 年水文气象系 列资料和下垫面空间分布信息,对模型的参数进行优化和灵敏度分析,最后选取多个站点对模拟结果进行检验与 分析。研究成果为SWAT 模型在国内复杂大流域的应用提供了范例,也为海河流域变化环境下的水资源与水环境 综合管理提供重要的水文学基础支撑。     

应用环境同位素技术研究华北典型流域水循环机理的展望

华北水问题日益严重,而水循环机理研究尚显得薄弱。环境同位素水文学是研究流域水循环过程变化的新的技术途径。它利用水中水分子所含的同位素含量的变化,可以判断大气降水的水蒸气的来源;定量分析坡地的产汇流产生机制,进而研究"大气降水—地表水—土壤水—地下水"的相互作用关系;彻底查明流域"四水"转化关系,创新和发展水循环模式。本文主要介绍同位素技术的原理及其在日本、斯里兰卡、河北平原等地应用实例,最后,对应用此技术研究华北典型流域水循环,从"大气—土壤—植被"界面水循环机理、坡地径流的产汇流机制、流域水循环机理等方面进行了展望。     

黄河典型流域分布式水文过程模拟

基于水循环物理过程的分布式水文模型的研究和应用已经成为当前水文学研究的热点之一。本文应用大尺度分布式水文模型SVAT&HYCY ,选择黄河的主要支流洛河卢氏以上流域进行实例研究。根据 1990～ 1996年的资料进行的模拟结果表明 ,模型可以反映流域蒸散发的空间分布特征以及径流的形成过程。但是在模拟的径流值与实测值之间还有一些差异。这种差别一方面是因为实际径流包含了人类活动的影响 ,另一方面 ,空间插值方法是否准确反映模型的输入量 (特别是降水 )的空间分布特征也将影响模拟精度。     

潮河流域降水-径流关系变化及驱动因子识别

基于1973-2010年长系列日降水、径流数据,利用降水径流双累积曲线、M-K统计检验和降水集中度等方法,结合HIMS模型模拟结果,分析了潮河流域降水-径流关系的变化及其原因。得到的主要结论如下：（1）近38年来,潮河流域降水变化较小,但径流下降趋势显著,降水-径流关系发生了两次突变,即在1973-1983年、1984-1998年和1999-2010年三个阶段降水-径流关系存在明显差异;（2）大雨日降水总和（P_≥20）与径流深关系较为密切,其变化是导致降水-径流关系在1983年发生突变的主要驱动因子;（3）HIMS模型模拟结果显示,1999-2010年潮河流域下垫面条件较前两阶段变化明显,人类活动引起的减水效应由第二阶段的14.93%增加至第三阶段的25.78%,人类活动是导致降水-径流关系在1998年发生突变的主要驱动因子。     

水利水保措施对潮河流域年径流量的影响——基于经验统计模型的评估

利用时间序列对比法分析了1961-2005 年潮河流域降水、径流、用水量、水利工程、 水土保持措施变化。结果表明: (1) 自20 世纪60 年代以来, 潮河流域年平均面雨量略有减 少, 但流域年径流量却呈明显减少趋势, 1991-2000 年的流域年径流量平均值为1961-1970 年 的90.9%, 减少幅度较大; (2) 潮河流域径流量的变化主要与水利水保等人类活动有关。利用 降水-径流经验统计模型评估了流域水利水保措施对年径流量的影响程度: 1981-1990 年、 1991-2000 年、2001-2005 年、1981-2005 年, 受水利水保措施影响所产生的年均减水量分别 为1.15、0.28、1.10、0.79 亿m³, 水利水保措施减水效应分别为31.99%、7.13%、40.71%、 23.79%。水利水保措施对枯水时段的减水效应更为突出。     

基于水循环模拟的流域湿地水资源合理配置初探

水资源是基础性的自然资源和战略性的经济资源。维持流域水资源可持续利用和湿地健康,实现流域内"人-水-湿地"和谐是新时期流域水资源管理的目标。在流域水资源供需不平衡和湿地生态系统退化的背景下,提出了基于水循环模拟的流域湿地水资源合理配置的概念,并进行了全面阐述;剖析了流域湿地水资源合理配置的理论基础,着重探讨了流域湿地水资源合理配置的技术方法和研究内容,提出流域湿地水资源合理配置,以流域湿地水文模型为重要的技术手段,以流域整体可持续发展为总原则,重点考虑湿地生态需水变化过程,将湿地作为优先用水单元,其优先级仅次于生活用水,通过生态配水确保湿地生态需水量的研究思路,初步构建了基于水循环模拟的流域湿地水资源合理配置研究框架;对有关流域湿地水资源合理配置的未来重点研究领域进行了展望。     

基于氢氧同位素与水化学的潮白河流域地下水水循环特征

为了研究变化环境下潮白河流域地下水水循环规律,通过现场调查,结合环境同位素及水化学应用,对潮白河流域浅层和深层地下水采样,测定其氢、氧环境同位素及水化学成分,通过分析其变化特征判明地下水的补给来源以及各含水层的相互联系。降水和地下水中的环境同位素δD和δ¹⁸O组成分析表明,降水是山前地下水的主要补给源,山区浅层地下水受蒸发影响非常强烈。水化学研究结果表明,山区地下水水质以 Ca²⁺和 HCO^-₃为主,属Ca²⁺-Mg²⁺-HCO^-₃型地下水。山前地下水类型为Ca²⁺-Mg²⁺-HCO^-₃、 Na⁺-K⁺-HCO^-₃、Mg²⁺-Ca²⁺-HCO^-₃和 Ca²⁺-Mg²⁺-Cl^--SO^2-₄。平原区地下水为Mg²⁺, Na⁺和HCO^-₃。滨海冲积海积平原为Ca²⁺-Mg²⁺-HCO^-₃型和Ca²⁺-Mg²⁺-Cl^--SO^2-₄型地下水。水化学分析证实了越流补给的存在。Ca²⁺ 和 HCO^-₃离子均呈山区高、山前和平原低、而滨海增高的趋势。沿潮白河流向地下水类型变化为:Ca²⁺-Mg²⁺-HCO^-₃ Na⁺＝K⁺-HCO^-₃ Ca²⁺-Mg²⁺-HCO^-₃。     

Impacts of water conservancy and soil conservation measures on annual runoff in the Chaohe River Basin during 1961–2005

Taking the Chaohe River Basin above the Miyun Reservoir in North China as a study area, the characteristics and variation trends of annual runoff and annual precipitation during 1961–2005 were analyzed applying Mann-Kendall test method on the basis of the hydrologic data of the major hydrological station (Xiahui Station) located at the outlet of the drainage basin and the meteorological data of 17 rainfall stations. Human activities including water conservancy projects construction and water diversion as well as implementation of soil and water conservation from 1961 to 2005 were carefully studied using time series contrasting method. The referenced period (1961–1980) that influenced slightly by human activities and the compared period (1981–2005) that influenced significantly by water conservancy and soil conservation measures were identified according to the runoff variation process analysis and abrupt change points detection during 1961–2005 applying double accumulative curve method, mean shift t-test method and Mann-Kendall mutation test technique. Based on the establishment of a rainfall-runoff empirical statistical model, impacts and the runoff-reducing effects of water conservancy and soil conservation measures on runoff reduction were evaluated quantitatively. The major results could be summarized as follows: (1) The annual precipitation in the drainage basin tends to decrease while the runoff has declined markedly since the 1960s, the average annual runoff from 1991 to 2000 was only 90.9% in proportion to that from 1961 to 1970. (2) The annual runoff variations in the drainage basin are significantly related to human activities. (3) During 1981–1990, 1991–2000, 2001–2005 and 1981–2005, the average annual runoff reduction amounts were 1.15×108, 0.28×108, 1.10×108 and 0.79×108 m3 respectively and the average annual runoff-reducing effects were 31.99%, 7.13%, 40.71% and 23.79% accordingly. Runoff-reducing effects by water conservancy and soil conservation measures are more prominent in the low water period.     

1961-2005年水利水保措施对潮河流域年径流量的影响(英文)

Taking the Chaohe River Basin above the Miyun Reservoir in North China as a study area,the characteristics and variation trends of annual runoff and annual precipitation during 1961-2005 were analyzed applying Mann-Kendall test method on the basis of the hydrologic data of the major hydrological station(Xiahui Station) located at the outlet of the drainage basin and the meteorological data of 17 rainfall stations.Human activities including water conservancy projects construction and water diversion as well as implementation of soil and water conservation from 1961 to 2005 were carefully studied using time series contrasting method.The referenced period(1961-1980) that influenced slightly by human activities and the compared period(1981-2005) that influenced significantly by water conservancy and soil conservation measures were identified according to the runoff variation process analysis and abrupt change points detection during 1961-2005 applying double accumulative curve method,mean shift t-test method and Mann-Kendall mutation test technique.Based on the establishment of a rainfall-runoff empirical statistical model,impacts and the runoff-reducing effects of water conservancy and soil conservation measures on runoff reduction were evaluated quantitatively.The major results could be summarized as follows:(1) The annual precipitation in the drainage basin tends to decrease while the runoff has declined markedly since the 1960s,the average annual runoff from 1991 to 2000 was only 90.9% in proportion to that from 1961 to 1970.(2) The annual runoff variations in the drainage basin are significantly related to human activities.(3) During 1981-1990,1991-2000,2001-2005 and 1981-2005,the average annual runoff reduction amounts were 1.15×108,0.28×108,1.10×108 and 0.79×108 m3 respectively and the average annual runoff-reducing effects were 31.99%,7.13%,40.71% and 23.79% accordingly.Runoff-reducing effects by water conservancy and soil conservation measures are more prominent in the low water period.     

基于QA权重NDVI时间序列重建效果评价研究————以长江流域为例

通过计算质量频率和噪声比分析了长江流域MODIS NDVI质量情况,然后基于常用的S-G、A-G、D-L这3种重建方法设计了3种质量权重方案,对长江流域2001—2020年的时间序列MODIS NDVI数据进行重建,最后采用视觉对比、优质区域保真性和模拟加噪的方法对重建效果进行分析评价。结果表明：长江流域全年噪声比主要集中于75%~125%,其中冬季噪声对NDVI有较大的抑制效果,春秋季其次,而夏季噪声对NDVI有增强效果;基于质量权重方案三的S-G法对原始数据连续缺失的重建效果最好;在高质区域A-G法重建保真性较高,高质像元的R²和RMSE均值为0.9489和0.0245;在模拟加噪实验中,S-G法重建后数据丢失像元最少,与原始数据的R²平均值和标准差分别为0.8616和0.1848,RMSE为0.0035~0.4411,标准差为0.0383,表明在低质区域S-G法重建保真性较高。     

博弈理论在水资源管理中的应用——以黑河流域为例

区域的地理差异使得水资源在分布上时空不均,造成水资源供给的有限性;用水主体的开发利用和效率低下使得水资源呈现过量需求,造成不必要的浪费,此两者成为了水问题产生的主要原因。博弈理论应用的目的就是通过博弈分析寻找主体之间的博弈均衡点,实现博弈主体之间的效率与利益的最大化,选出最优策略组合。本文将博弈理论应用于水问题突出的黑河流域,通过对中游地区、下游地区和流域管理局3个主体之间的博弈分析得出流域管理局的介入和中游采取合作态度成为了解决水问题实现流域可持续利用的可行性策略。为了使中游地区采取合作态度,政府可以通过制定政策与奖惩措施来控制中游地区的行为,实现流域内部的生态效益与经济效益最大化,达到区域间的合作共赢。     

基于水文随机方法的大尺度径流空间插值图化研究——淮河流域蚌埠以上区间为例

跨越不同时空尺度水文径流时空分异性及其图化问题的研究是当前国际地理水文科学研究的热点前沿。本文针对中国湿润流域年平均径流特点,探讨了基于地理相关关系的水文随机方法(Hydro-Stochastic) 在大尺度流域上应用的可行性。在淮河流域蚌埠以上区间开展径流空间插值实验,通过对流域出口流量在空间随机场内的分解生成研究区内10 km×10 km分辨率产流分布图,以及以1 km长度为基本单元的河道内径流量图。该方法在描述径流空间分异性的过程中,综合了水文学、地貌学、地理学的特点,以地统计空间插值方法为基础,结合了水量平衡约束以及数据不确定性分析理论,最终输出不同形式的径流空间分异结果。分析表明,径流插值结果能够很好的反映流域内产流的空间分布特征,并满足河道上下游的水量平衡关系。该方法避免了水文模型的复杂性,描述径流时不依赖气象资料,可以方便的在广大地区推广使用。