IHACRES模型在无资料地区径流模拟中的应用研究

IHACRES模型以单位线为基础,结构简单、概念明确、优选参数少,在国外已被广泛研究和应用,并认为是一个相当成功的流域水文模型。选择石门、高关、白云山水库流域以及汉江支流牧马河四个流域,假定其中一个流域有实测资料,对模型进行参数优选之后移用于其它流域,分别运用 IHACRES模型和新安江模型进行径流模拟。结果表明,IHACRES模型模拟精度高于新安江模型, 对无资料地区的径流模拟更为适用。     

无资料地区水文模型参数移植不确定性分析

无资料地区降水径流模拟是水文学研究的国际前沿和热点问题。水文模型参数移植是无资料地区降水径流模拟的重要方法,对径流模拟精度具有重要的影响。利用核密度估计和蒙特卡罗随机模拟等方法,构建了一种水文模型参数移植误差驱动的无资料地区径流模拟不确定性定量评估框架。以广西壮族自治区42个有水文监测站点的典型中小河流为研究对象,率定新安江模型参数并模拟日径流和洪水过程,将42个典型流域依次假定为无资料流域,利用基于回归分析、相似流域和机器学习的参数移植方法,模拟无资料地区的洪水过程并识别最优的参数移植方法,分析移植法估算的模型参数值和直接率定值相比误差的概率分布特征,定量评估模型参数移植误差带来的径流模拟不确定性。研究结果表明：(1)基于回归分析的参数移植法模拟无资料地区洪水过程的精度优于相似流域法,优选的机器学习算法比传统回归分析法和相似流域法的计算精度提高了7%～15%;(2)与模型参数率定值相比,移植方法计算的模型参数具有一定的误差,对洪水模拟敏感参数的误差小于不敏感参数;(3)受模型参数移植误差的影响,利用蒙特卡罗法随机模拟的洪水过程具有一定的不确定性,洪量和洪峰相对误差的主要区间分别为10...     

水文网络模型在分布式流域水文模拟中的应用

水文网络模型是地理信息系统对流域实际河网水系的一种规范化描述,它采用拓扑关系来确定流域水流的空间聚合与分散。准确地描述水文网络对成功模拟流域水流的空间分布起着至关重要的作用。水文网络数据模型的关键在于如何表达水文网络的构成要素,以及如何建立要素间的拓扑关系。本文重点阐述了水文网络模型在分布式流域水文模拟中的应用。实例研究证明,采用水文网络模型来表达流域河网水系结构有助于准确地模拟流域上水流的空间与时间分布。     

TOPMODEL在流域径流模拟中的应用研究

介绍了TOPMODEL的基本结构与理论。该模型结构简单、物理概念明确、优选参数少,在集总式和分布式流域水文模型之间起到了一个承上启下的作用。TOPMODEL在国外已被广泛研究,并认为是一个相当成功的流域水文模型。为了进一步拓宽该模型的应用,选择6个不同尺度、分布于不同区域和不同气候条件下的流域来应用研究该模型的径流模拟效果。结果表明,该模型在率定和校核两个阶段的模拟精度都比较高,基本上能达到新安江三水源模型的水平。     

DEM空间分辨率对流域水文特征信息提取及径流模拟影响研究

DEM是构建分布式水文模型的重要输入。以岷江上游为研究区,基于8种不同空间分辨率DEM构建SWAT模型,研究分析DEM空间分辨率对流域水文特征提取及径流模拟影响。研究表明,DEM空间分辨率越低,洪峰模拟精度越低,模拟流量与实测流量间的误差越大,曲线吻合度越低;DEM空间分辨率由25m降低到200m时,径流模拟误差变化不明显,而DEM空间分辨率由200m降低到3 200m时模拟误差显著增大;另外,DEM空间分辨率与径流总量的模拟精度间未表现出显著相关性。     

基于SWAT模型的辽西走廊海岸带无观测资料流域地表径流模拟

基于SWAT模型和流域水文相似性原理,采用模型参数移植法对辽西走廊海岸带无观测资料流域-狗河流域进行地表径流模拟,取得了良好的效果.该方法不仅有效地解决了水文模型在模型参数移植过程中的不确定性问题,而且为其他无观测资料流域的径流模拟提供了方法借鉴.     

基于格尔木河流域的SWAT模型水文特征情景模拟研究

以2008—2016年格尔木河流域实测径流量数据为基础,构建SWAT分布式水文模型,采用SUFI-2算法进行参数率定、验证及不确定性分析,并设置不同的气候情景(RCP2.6、RCP4.5和RCP6.0),预测流域2022—2050年的径流变化趋势,分析了研究区未来降水、气温的变化趋势并探究了这些气候要素对格尔木河流域径流的影响。结果表明：(1)SWAT模型在格尔木河流域径流过程的模拟中具有较好的适用性,率定期R²和E_NS分别为0.84和0.73,验证期R²和E_NS分别为0.74和0.70;(2)径流预测不确定性较小;(3)未来流域降水呈现增加趋势而气温降低;(4)未来时段流域径流增加显著,且降水是控制流域径流的主要因素。     

巴江岩溶流域水文模拟研究

岩溶地区因其多相且不规则的复杂流态使得其水循环模拟及预测较为困难。以石林巴江流域为研究区,将流域内水文气象站点数据与遥感数据相结合,利用MIKE-SHE模型来模拟巴江流域水文过程,该模型对于蒸散发及不饱和带的模拟较为详细。并使用黄家庄水文站2000~2005年的实测日径流量进行率定与验证。结果表明,验证期总水量基本保持平衡,nash-sutcliffe系数为0.84,表明该模型能够模拟短时间内的水流演变过程。在此基础上对模型参数进行敏感性分析,得出降雨量为关键变量,且其空间分布的差异对模拟结果影响较大。     

干旱区资料稀缺流域日径流过程模拟

选取具有物理基础的分布式水文模型MIKE SHE来模拟大尺度资料稀缺地区水文过程。以塔里木河主要源区之一开都河流域为研究区域,将流域内气象水文站点观测数据与遥感数据相结合,运用GIS空间分析方法修正数据输入。利用气象、土壤类型、土地利用和地表覆盖、数字高程和降雨等资料,研究大气、陆面、地表水和地下水的相互作用机理,通过模型敏感性分析确定了5个"自由"参数,并依据出山口水文站数据对模型进行率定和验证。结果表明,MIKE SHE能在水文、气象站点稀少,土壤及水文地质数据缺乏的条件下,模拟开都河流域的日径流过程,模型效率系数达到0.7以上,率定期与验证期水量平衡误差均小于3%,模拟径流与实测径流高度相关。     

基于遥感与地理信息系统的SRM融雪径流模型在Alps山区流域的应用

融雪水在水资源利用中扮演着及其重要的角色，遥感技术的发展使得大面积监测雪盖成为河能，选择Alps意大利境内的Rienza流域，利用SRM模型模拟春季融雪径流，区别传统对SRM模型的描述，参数选择和应用的研究方式，研究环境因素对这些参数的影响尤其是对度-日因子的影响以及它们之间的内在关系，重点讨论利用GIS和遥感数据获取SRM模型中的关键参数和因子，结论显示SRM模型模拟春季融雪径流的关键是精确地输入模型参数；遥感数据在提取雪盖面积的过程中，消除地形影响是必要的；从SRM模型的应用状况分析，精确地获取雪盖面积是影响模拟结果的关键。     

流域植被对径流调节作用的实验研究

根据河北省邢台市西部山区两个小流域实验站的水文监测资料,研究了不同流域内的不同植被对径流的影响。分析了流域植被对径流的年内分配、径流系数、削减洪峰以及枯季径流量等的影响。结果表明,流域植被对涵养水源、调节径流量、增大枯季径流量起到重要作用。     

基于GIS的地质异常空间结构分析方法

地理信息系统(GIS)在地学中的优势主要体现在4个方面 :数据获取、数据管理、空间分析和输出功能.本文利用GIS对地质异常分析的敏感性和有效性,把GIS技术与地质异常理论相结合,一方面对地质异常理论的概念、研究方法进行了阐述,另一方面以胶东矿集区为例,对基于GIS的地质异常的空间结构分析的方法进行了探讨.研究表明,基于GIS的地质异常空间结构分析方法是研究地质异常的科学、有效的方法,是利用GIS进行找矿预测的关键.     

流域科学研究中的观测和模型系统建设

流域是地球系统的缩微,是自然界的基本单元。流域科学从基础研究角度可以被看作是地球系统科学研究方法在流域尺度上的具体体现;从流域综合管理的应用角度看,流域科学是在流域尺度上通过对自然资源和人类活动的优化配置而为可持续发展服务的应用科学。流域观测系统和模型系统的建设是发展流域科学的前提。提出了建立遥感—地面观测一体化的、覆盖流域能水和生物化学循环及社会经济活动的流域观测系统的设想,规划了系统各组成部分,以高效、高分辨率、高精度、多尺度、集成和现代化为流域观测系统的基本衡量准则。流域模型系统可概括为“水—土—气—生—人”集成模型的发展,[JP2]应该科学目标和流域管理目标并重,既要发展具有综合模拟能力的流域集成模型,也要建成流域水土资源和社会经济资源可持续利用决策支持系统。流域集成模型应由分布式水文模型、陆面过程模型、地下水模型、渠系模型、动态植被模型和社会经济模型构成。     

数字高程模型信息提取与数字水文模型研究进展

回顾了数字高程模型(DEM)数据的信息提取方法,阐述了由DEM提取的信息在水文水资源领域应用的现状,探讨了数字模型在水文科学中的作用和数字水文在数字地球所处的地位及应用前景。     

森林植被对流域产汇流机制的影响效应分析

通过对城西径流实验站的产汇流特性分析,得出由于森林植被的急剧减少而引起的流域产汇流特性变化,论述了森林植被对涵蓄水源以及径流的调节作用,要植树造林,恢复森林植被,实现生态环境的良性循环.     

基于改进型前馈神经网络的流域产流预报模型的研究

在分析流域产流机制、影响因素和现行产流计算方法的基础上,首次取前期影响雨量、主产流历时、全过程面平均雨量和４个代表雨强计７个因子作为神经网络输入,直接以流域产流深作为神经网络输出,并针对传统ＢＰ算法的固有缺陷,采用混合ＧＮ－ＢＦＧＳ算法训练网络。实例验证了所建模型及算法的有效性和可行性。还对神经网络隐层单位数等进行了初步研究。     

喜马拉雅山珠峰绒布冰川流域径流模拟

基于2009年5-10月喜马拉雅山北坡珠峰绒布冰川流域实测水文气象数据、 50 m分辨率DEM和中国第一次冰川编目资料, 在HYCYMODEL水文模型中加入冰川消融子模块, 模拟了绒布冰川流域径流过程.冰川消融子模块以海拔5 180 m基站的实测日气温、 日降水作为模型输入, 把气温、 降水插值到该流域40个高程带中, 分别计算各高程带的冰川消融和裸地蒸发, 并考虑液态降水对冰面的加热作用.野外气象观测表明: 2009年5-10月流域海拔5 180~5 750 m内, 月气温递减率在0.63~0.73 ℃·(100m)^-1之间, 均值为0.70 ℃·(100m)^-1; 同期降水观测显示, 海拔5 180 m以下降水梯度为-7.3 mm·(100m)^-1, 该高度之上降水梯度为22 mm·(100m)^-1. HYCYMODEL水文模型的敏感性检验表明, 该流域径流变化主要受气温影响, 降水变化引起的径流变化较小, 气温和降水变化对流域径流的影响是非线性的.     

密云水库以上流域年径流变化趋势及周期分析

密云水库是华北地区最大的水库,是确保首都供水安全和经济社会发展的重要水源地。本文以密云水库控制流域的张家坟站、下会站为代表站,选取19602012年的年径流资料,采用线性回归法、Kendall秩次相关检验法、Spearman秩次相关检验法分析密云水库以上流域径流的变化趋势,采用连续功率谱方法分析密云水库以上流域径流的周期。结果表明:密云水库上游潮河和白河两个流域径流的年际变化非常大,它们在同一年的径流丰枯基本一致,其中同丰同枯的概率最大。近半个世纪以来,上述两个流域的径流均呈现出明显的减少趋势,并且白河流域径流的减小速度快于潮河流域,密云水库以上流域年径流量序列显著存在约45a的周期振荡。     

SCS模型中城市地区土壤AMC确定方法的改进及应用研究

估算径流曲线值(CN)是采用SCS模型模拟径流的重要过程,而土壤前期湿润程度(AMC)是估算径流曲线值的主要影响因素,一般采用某次降雨前5d的降雨量来确定土壤AMC。以松花江流域大中小三种规模城市——哈尔滨市、长春市、佳木斯市、吉林市、梅河口市和勃利县城区为例,分析了土壤AMC计算方法的适用范围及存在的问题,并提出了改进方法。研究表明,原方法适合于城区绿地,但不适合于城区其他土地利用类型。对土壤AMC的计算方法进行改进,以某次降雨前5d降雨量与气象蒸发量差值确定其他土地利用类型的土壤AMC,经过对比分析发现,在除绿地外的其他土地利用类型中,改进方法优于原有方法。