数字流域研究与实践

数字地球的产生及其技术体系的完善，为建立数字流域提供坚实的技术支撑。数字流域是以地理空间数据为基础，具有多维显示和表达流域状况的虚拟流域，是数字地球的重要组成部分。文章从探讨数字流域的概念入手，阐述了其组成与数据监测获取、传输网络、海量存储、流域模拟、可视化与虚拟现实等关键技术，并简要分析了数字流域的应用与前景。     

实现澜沧江流域可持续发展的探讨

澜沧江流域是国家综合开发的重点地区。文章从水能资源、生物资源、矿产资源、旅游业、社会发展、小区域合作等方面探讨了流域的开发与合作，以实现流域的可持续发展，建立澜沧江流域外向型经济带。     

基于DEM的数字流域特征提取研究进展

数字高程模型(DEM)是地表形态高程属性的数字化表达,利用流域DEM数据构建数字水系模型并提取流域水文特征,是分布式水文过程模拟的重要基础。DEM中闭合洼地和平坦区域的处理、流向的确定以及DEM分辨率的大小都直接影响着流域水系特征提取的质量与效率。针对当前基于DEM提取河网与流域特征的诸多问题,阐述了DEM数据提取流域水系特征的原理,回顾了数字水系模型与流域特征提取方法,评述了洼地和平地的处理方法及水流方向的确定方法的研究进展,介绍了当前基于不同DEM数据类型的提取方法研究,探讨了DEM尺度和分辨率对提取流域特征的影响,总结了平缓区域数字水系和河网提取的研究进展。     

流域径流离散处理和提取算法研究

通过对流域进行离散处理,从集合论角度出发,将流域看成点的集合,对流域进行离散化处理,在其上对流域源点、交汇点、出口点、单径流及复合径流各流域要素进行约束和定义,提出并实现了算法。该算法基于流域水文模拟方法,较好地解决了流域出口点和环流判别问题,使追踪出的径流更符合实际,具有简单、高效、实用的特点。根据算法设计开发了软件系统,并且应用到黄土丘陵沟壑区小流域分布式水文和侵蚀预报模型中,取得了较好的模拟效果。     

澜沧江流域地理信息处理与地貌形态特征分析

地貌作为自然环境的重要组成要素,它对地表生态环境及各种自然资源的形成与分布具有重要作用。本研究针对澜沧江流域特殊的自然地理环境,应用GIS与遥感图像处理技术方法,通过对澜沧江流域1∶25万数字高程模型数据与地表覆盖遥感数据进行处理,提取流域有关坡度、坡向、地形起伏度等地貌特征要素,并进行定位表达与特征统计分析,结果获得了对流域地貌特征的定位与定量化的总体认识,研究成果直接为澜沧江流域水、土、生物、矿产等资源的综合开发利用,特别是为流域水资源的分配及其综合开发利用研究提供空间信息基础平台。     

基于水资源可持续利用的流域产业结构分析

本文以官厅水库流域为例，从宏观经济学角度出发，将流域水资源利用中存在的污染、浪费问题与产业结构的合理性结合起来进行研究。首次采用Fuzzy分析模型对流域产业结构进行分析，据此按发展的适宜性对流域产业进行排序；探讨了导致流域水资源利用问题的深层原因在于产业结构不合理。根据流域现状，提出了产业结构的调整方案，为流域可持续发展决策提供了依据。     

那陵格勒河山谷段数字流域特征提取与流域调蓄能力初探

流域特征的精确提取对深入研究流域水文过程和水资源管理至关重要。利用DEM数据进行数字流域特征分析,尤其在难以进入、地形复杂的无资料山区,可高效精准地提取、统计和研究地貌和水系特征。基于Arc GIS实验平台,利用DEM数据,从流域产汇流形成以及洪水调蓄角度对那陵格勒河山谷段进行流域特征提取。结论如下:1)流域地貌特征表明产汇流面较大,地面侵蚀过程较强,重力侵蚀过程较弱。2)流域水系为狭长形弯曲河道,主河道比降小。实际沟谷网络密度为1.71~2.32 km/km2。3)流域地貌特征使子流域的沟谷集水面广量大且速度快,易形成大的径流汇入主河道;但流域水系特征可降低主河道汇流速度,延长汇流时间,有利调蓄,洪峰不易集中。     

流域开发综论——兼议我国七大江河流域的战略地位

作者对流域的概念、特点及开发原则进行了综合的论述,并从资源优势,生态环境、开发现状以及协调区际关系等方面阐述我国七大河流域的战略地位。     

流域系统综合模拟与情景分析——自然地理综合研究的新范式?

在全球环境变化和经济快速发展的背景下,经济发展与资源环境保护之间的矛盾日益激化,为解决或减弱这一矛盾,管理者需要新的知识体系和科学的决策工具。自然地理综合研究以自然地理要素空间变化及交互过程为主要研究内容,肩负着提供管理者所需新知识体系和科学决策工具的责任。流域作为空间上相对封闭的自然地理单元,其相对独立性为管理者的决策提供了天然的空间单元。流域内各地理要素的空间分布及其过程的交互机理自然成为管理者解决日益激化的矛盾所需的新知识体系,而流域系统综合模拟恰恰为建立这样的知识体系提供了极为有效的研究方式;在管理者评价各种决策的成效时,必须知道各种决策所产生的经济和环境效益,基于流域系统综合模拟的情景分析为管理者提供了所需要的科学决策工具。因此,从解决经济发展与资源环境保护之间矛盾的角度出发,流域系统综合模拟与情景分析应该成为新时代背景下自然地理学综合研究的新范式。文章结合2个小流域情景分析的研究案例,探讨了以流域系统综合模拟与情景分析为核心的现代自然地理综合研究需要解决的科学挑战,即流域系统综合模拟的系统化、空间化、定量化、易用化和决策化。     

基于DEM的复杂地形流域特征提取

利用流域数字高程模型(DEM)构建数字水系模型并提取流域水系特征是分布式水文过程模拟的重要前提。提出了面向分布式水文过程模拟和流域特征提取的数字水系模型,并针对现有方法对复杂地形DEM中含有的平地、洼地及其嵌套情形的处理不足,提出了栅格水流分类、填洼分类与归并及有效填平处理、河谷平地的出流代价法构建栅格流向和流序等新的处理方法,并在开发的软件系统得到实现。使用该方法创建的黄土岭流域数字水系模型和提取的水系等流域特征结果表明:本文方法可有效应对复杂地形流域的处理,提取的流域水系特征与实际自然水系比较吻合,能够有效地消除现有方法在地形平坦区域容易产生的平行河道、奇异河道、河道变形等不足。     

基于生态水文调控的流域综合管理研究综述

在全球气候变化与人类活动的双重影响下,流域水与生态等问题将更加突出、相互交织,是当前亟需解决的影响和制约世界各国可持续发展的瓶颈问题。基于对流域综合管理概念内涵的理解,以生态水文学理论和基于自然的水资源解决方案的理念为指导,提出了基于生态水文调控的流域综合管理概念与内涵,着重阐述了其核心内容：① 理论方法——流域生态水文调控原理与方法;② 应用实践——面向生态-社会协调可持续的流域水资源综合管理。将丰富和发展流域综合管理理论方法与技术体系,提升流域综合管理的实效性和整体水平。     

黑河流域绿洲环境演变因素研究

根据历史和现代研究资料,系统分析了影响黑河流域绿洲演变的自然和人文因素。自然因素包括气候、地质地貌、风沙活动及自然灾害等方面,是绿洲演变的大背景。人文因素包括战争、民族习惯与政府政策导向,交通、政治、经济地位,人口压力及资源需求的增长。人文因素是十分错综复杂的,自人类社会形成以来就愈来愈强烈,而且加剧自然因素的作用程度与范围,甚至在一定时空条件下完全可以掩盖自然因素对绿洲的作用。基于上述认识,认为对于整个流域来讲,上、下游应将水源涵养和生态保护作为建设重点,中游作为经济建设的重点区域,上、中、下游优势互补、共同发展,达到整个流域资源、环境、经济的可持续发展。     

淮河流域资源型工业的发展战略

文章对淮河流域工业行业分析,指出作为流域支柱产业的资源型式业特征,面向未来淮河流域工业经济的发展,应在整体开发、产业结构转换和可持续发展战略基础上,重点推行支柱产业深度综合开发。     

伊洛河流域开发战略研究

伊洛河流域复杂的自然条件、丰富的自然资源以及悠久的开发历史,使其具有独特的人文环境和地域经济.基于伊洛河流域的基本特征和存在的主要问题,为实现流域可持续发展,提出了应坚持以经济发展优先、富县与富民相结合、各区段协调发展、经济发展与生态环境保护相协调等为基本原则,以优化农业空间生产结构、改善经济网络结构、合理开发自然资源、引导农村工业发展和积极开展生态旅游等为战略重点实施流域开发.     

新疆塔里木河流域水资源承载力评价研究

结合塔里木河2002年自然、社会和经济以及水资源资料,选取了耕地灌溉率、水资源利用率、供水模数、需水模数、人均供水量、生态用水率6个主要因素作为评价因素,应用模糊综合评判模型对塔里木河流域水资源承载能力进行了评价研究。结果表明,流域水资源开发利用已经达到相当规模,在现有经济技术条件下,该地区的水资源承载潜力已相对较小,水资源供需矛盾突出,应由耗水型经济结构向节水型经济结构转变,加强水资源的综合管理,以便科学、合理地利用流域内有限的水资源。     

澜沧江及周边流域TRMM3B43数据精度检验

在地形复杂的澜沧江及周边流域,利用相关系数法、散点斜率法,以研究区内35个国家基准与基本站观测数据为“真值”对1998-2009年之间月尺度的TRMM 3B43降水数据精度进行检验,采用泰森多边形法、K-Means聚类法分析了高程与坡度对检验结果的影响,借助主成分法比较了高程与坡度对TRMM 3B43的影响程度.研究表...     

石羊河流域水资源利用与经济发展系统分析

对石羊河流域1995—2005年水资源利用与经济发展指标进行相关性分析及通径分析,结果表明,农业生产对水资源的压力巨大,必须建立科学合理的水资源利用机制和上中下游协调发展模式,通过生活、工业、农业和生态环境等各用水部门之间协调,使整个区域的水资源得到合理充分的利用,从而达到最大供水效益。研究表明,在经济可持续发展的情况下,人口的增长使得发展林业对水资源的压力巨大,为显著减轻经济和社会发展对水资源的压力,应优先大力发展第三产业,其次发展第二产业、畜牧业和林业。科学分配各产业、各部门的供需水量,实现流域或区域的社会、经济和生态环境的协调发展。     

内陆河流域分布式水文模型——以黑河干流山区建模为例

应用常规的气象水文数据并结合GIS, 建立了一个适合西北内陆河山区流域分布式水文模型, 并对黑河干流山区出山径流进行了模拟计算和讨论。模型以子流域作为最小的产流、汇流单元, 将各子流域分为裸地区、乔木区、牧草区和冰川区, 并根据实测剖面资料将土壤分为3层, 各分区单独进行水量平衡计算。产流过程基于蓄满产流理论, 以月和日为步长, 月模型在黑河干流山区流域应用效果较好, 日模型受降水的随机性和观测站点少的限制效果不佳。模型参数敏感性分析发现, 降水资料的代表性是模型模拟成败的关键。月模拟结果表明, 植被覆盖可以调节径流过程, 增加流域土壤储水量, 尤其是乔木森林, 即植被具有涵养水源的功能。在全球变暖背景下, 黑河未来出山径流会有一定程度的增加, 冰雪融水和实际蒸散发也会增加, 永久积雪与冰川面积缩小, 雪线上升, 但近期内不会造成冰雪储量大量减少。     

中国东北图们江流域社会经济发展现状及其前景分析

图们江流域是我国东北地区很有发展潜力的区域，它地理位置优越，自然资源丰富，社会经济的发展取得了一定的成就。但是与此同时，也遇到了很多问题，比如地方企业的技术创新能力不强，产业升级进展迟缓，农民收入得不到提高，农业生产环境恶化，自然生态环境遭到严重破坏、经济发展缺少可持续性等。对此，本文立足图们江流域的现实条件，认为在充分利用本地资源的基础上，积极参加区域合作，进行产业互补将是图们江流域今后经济发展的必由之路。     

三工河流域分布式水文模型研究

分布式水文模型及其尺度问题是当今水文学研究的前沿课题，特别是针对不同流域尺度以及适合于干旱地区的分布式模型更是研究的焦点。提出了位于干旱区巾小流域尺度的三工河流域分布式模型建立的方法．采用了半分布式网格与子流域结合的模拟计算方式．实例证明这种模型非常适合于模拟干早区融雪径流．对干旱区流域产汇流过程的研究将具有很大的推动作用。