遥感和地理信息系统在分布式流域水文模型研制中的应用

综合了近几年来进行的部分研究以及国内外研究和应用的情况，介绍了遥感和地理信息系统在分布式流域水文模研制中的应用情况和发展趋势，展示了概念性模型参数地理化的可能性。     

分布式流域水文模型的DEM数据处理

分布式流域水文模型从DEM数据中提取河流,由于地图数据的比例尺、DEM网格的分辨率等原因,生成的河流可能与真实的河流不重合,流域内的径流可能汇集不到出口断面,必须对DEM数据进行处理。目前GIS软件中常用的处理方式是将河流经过的网格高程普遍降低,这种方法还不够理想。理想的DEM数据处理方法应满足以下原则:修改后生成的河流与真实的河流重合,流域内的径流能够汇入河道到达流域出口断面;DEM数据中网格的高程来自实测地图,最能代表网格的高程,只是由于对网格高程的插值滤掉了一些地形细节,因此高程修改的网格数目应达到最小。基于这个原则,提出DEM数据修改方法,平滑掉河流经过的凸起网格并且填充流域内的洼地,修改最少的网格高程,使由DEM数据生成的河流能够与真实的河流重合,达到模拟真实的径流流动路径的目的。     

流域水文模型的发展

本文列出了当今世界上比较流行的15个流域水文模型。对现行概念性集总式流域水文模型的结构和参数的特点进行了评论,指出了这类流域水文模型存在的主要缺陷。对新一代流域水文模型, 即分布式流域水文模型,尤其是其中具有物理基础的分布式流域水文模型,进行了较为深入的分析,指出其之所以优于集总式流域水文模型的主要原因。最后对流域水文模型进一步发展所必须具备的理论和技术条件做了初步讨论。     

流域水文模型研究进展

本文介绍了流域水文模型的分类,论述了流域水文模型基础理论——产汇流理论的发展及其自身的研究进展,探讨了流域水文模型的研究趋势和发展困境,并对未来做出了展望,以期能推进流域水文模型的研究。     

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。     

流域水文模型的比较分析研究

许多流域水文模型的精度甚高,其主要计算结果如蒸散发、产流、水源划分与汇流也都很接近.这里有共同原因:蒸散发模型都应用了蒸散发能力与分土层计算,产流机制对湿润地区都采用蓄满型,分水源都采用线性水库结构,汇流都属于河网汇流性质.这样是符合水文规律的。但各个模型都有明显的参数不独立问题,其最优解很不唯一。造成不独立性的原因主要是分水源结构的并联性质,不是流量过程线不足以作为识别根据。汇流参数在一般范围内变化不影响分水源参数的解。参数不独立问题可以用结构性约束加以解决。应当把模型看成是水文规律的科学假设,在检验中改进,并促进水文科学的发展。     

喀斯特流域分布式水文模型及植被生态水文效应

根据喀斯特流域多孔介质与裂隙水流特征,建立了达西流、裂隙渗流与槽蓄汇流演算相结合的混合汇流演算模式,实现了对分布式水文-植被-土壤模型(DHSVM)的改进。利用贵州普定喀斯特生态水文试验站陈旗小流域观测资料,对模型计算的流量过程及植被截流、蒸散发及土壤含水率时空分布进行验证。结果表明,模型能较好地模拟喀斯特流域陡涨、陡落的流量过程。同时,模型能模拟出土壤含水率、实际蒸散发与降雨、下垫面岩溶裂隙、植被覆盖的响应关系,对分析中国南方喀斯特地区下垫面变化条件下的生态水文效应具有重要意义。     

流域水文模型参数的水文分区法

本文用新安江模型参数进行水文分区,并对这种分区方法的精度及其稳定性作了定量分析论证。在此基础上,给出了江西、湖南、福建三省比较完整的水文分区。还以江西省为例,对用不同的分区法所得的水文分区成果精度进行了对比。     

岩溶流域水文模型初步研究

岩溶流域水文模型初步研究卢卫中（广西大学）１岩溶流域径流形成特点岩溶地区由于石灰岩出露，在长期的风化作用下，形成大量的裂隙、溶沟、漏斗、天窗、竖井和落水洞。降雨时地面径流通过这些通道大量涌入地下，成为地下径流。一次雨洪径流过程中，地下径流所占的比重较...     

国际河流水文站网布局规划方法研究

随着近年来我国与周边国家在国际河流水资源利用与保护方面的合作工作的不断加强，以及边疆地区经济建设步伐的加快，国际河流水文资料收集，分析等基础工作显得越来越重要。为此，针对国际河流地区水文站点稀少，设施设备落后，监测能力薄弱的现实情况，水利部水文局组织编制了国际河流水文站网建设总体规划。简要介绍了该规划中有关国际河流的调查情况与规划河流的选择方法，说明了划定规划区范围的一般性原则和特殊性原则，提出了水文站网布局规划的思路，目标，原则与方法等。     

区划方法在无资料地区水文预报中的应用研究

区划方法是目前国际上解决无资料地区水文预报问题的常用方法,是近20年水文学界热点问题之一。本文通过介绍当前国际应用区划方法解决无资料地区水文预报问题的研究进展、存在问题和应用前景,为国内无资料地区水文模拟研究提供借鉴和参考。文章将区划方法分为3类:临近流域替代法、水文相似流域替代法和回归法。通过文献梳理及案例分析,本文指出各类方法的问题、适用范围及不同资料条件下方法选择。最后,通过对国际上无资料地区水文预报的总结分析,提出我国无资料地区研究亟待解决的5个问题。     

东北半干旱地区流域分布式水文模拟——以洮儿河流域为例

以东北半干旱地区典型流域-洮儿河流域为研究对象,应用SWAT模型对流域水文过程进行了模拟研究;选择流域上游子流域和中下游子流域分别进行参数敏感性分析,识别出影响模拟结果的敏感参数,研究发现部分参数敏感性存在空间变异性,分析主要原因在于气候和下垫面的空间异质性导致了流域上下游产流模式存在差异。采用1988-1997年水文气象数据进行模型率定和验证,结果表明：干流水文站月流量过程率定期Nash-Sutcliffe 效率系数平均值为0.78,验证期为0.72,相关系数都达到0.86以上,水量误差大多在20%以内,对日过程的模拟也有较高的精度;枯水年模拟结果较差,主要是因为流域降水站数量不够,难以反映降水的时空分布。对于水文、气象等资料相对缺乏的东北半干旱地区,SWAT模型的模拟结果总体令人满意,可以应用于与流域径流相关的各种模拟分析,研究成果对进一步加强洮儿河流域水资源综合管理提供了依据和手段。     

分布式水文模型的进展及展望

分布式水文模型是当前水文建模领域最为活跃的研究方向,是解决流域水文、生态和环境问题的有效的途径.讨论了分布式水文模型的结构、与地理信息系统和遥感技术的关系、参数标定、应用领域等问题,指出分布式水文模型发展面临的问题并展望了未来的发展方向.     

ESSI分布式水文模型在淮河流域的应用

以淮河小柳巷水文站以上各支流组成的流域为研究对象,应用ESSI分布式水文模型对流域出口的年、月、日径流以及流域水文空间过程进行模拟以验证模型的适用性和模拟精度。选取合理的模型运行方案组合,以2001~2004年作为模型校准期,率定出模型参数,并用2006~2009年的实测水文数据进行模型验证。结果表明ESSI模型率定得到的参数在研究区具有一定的代表性,较为准确地概化描述了研究区的水文过程,在淮河流域中上游具有良好的适用性;此外,模拟的水文空间过程与淮河流域的客观规律相近,表明ESSI模型对各水文过程具有合理的描述和表达,为水资源的时空动态变化规律研究提供良好的模拟平台。     

分布式水文模型的GPU并行化及快速模拟技术

分布式水文模型对流域水文过程的应用深度及广度不断加深,常与数值天气及气候预报相结合,面临巨大的计算量。近年来GPU技术的进步使普通电脑能够实现高效而又廉价的并行计算。提出了资料插值、单元产流以及单元汇流采用GPU并行计算,马斯京根法河道汇流采用一种非并行的递归方法。基于笔记本电脑和NVIDIA GPU/CUDA结合C#语言,由分布式新安江模型在沂河流域的模拟应用表明,降水量空间插值及新安江产流的并行执行效率为普通CPU上C#的8~9倍。使用直接递归法实现马斯京根汇流演算比以往采用汇流次序表的执行效率提升0.5~0.9倍。     

无资料地区水文预报研究的方法与出路

无资料地区的水文研究是最近国际上水资源水环境研究的热点.总结了中国过去在流域洪水预报和设计洪水计算中针对无资料地区研究所取得的相关成果,指出现代水文学应该充分运用新的系统理论和方法,依靠计算机技术和遥感手段,在水文数值模拟方向上寻找无资料地区水文预报的新出路.对无资料地区的水文研究要从有充分实测资料的流域开始,人为隐去部分站点的实测数据以检验依靠剩余少量数据而建成的水文模型的适用性和精度.最后分析了流域分布式水文模型、空间插值、四维同化技术等方法在无资料地区水文预报中的意义和作用.     

三峡工程大江截流的水文技术

鉴于三峡工程大江截流水深大，流量大，工期紧，特别是截流过程中要考虑不断航因素，因此，在大江截流和二期围堰阶段的施工进程中，应充分考虑到各方面的因素，尽可能采取一切减少大江截流和二期围堰施工难度的手段和措施，其中水文测验，水文气象预报，河道观测，水文分析与计算和水力学计算等水文工作则是为顺利实施高质量大江截流的重要条件。     

祁连山黑河干流山区水文模拟研究进展

流域水文模拟是在认识水文规律的基础上, 对流域水文过程的一种数学描述.黑河流域作为典型的内陆河流域历来是研究寒区、 旱区水文过程的热点区域.祁连山黑河干流山区的水文模拟研究也备受学者们的关注, 经验模型、 概念模型和分布式水文模型在该区域均有应用, 虽然都对出山径流做出了准确的模拟, 但是引进的模型对高寒山区水文过程的刻画不够详细.内陆河高寒山区流域的水文模拟要充分考虑冰川、 积雪、 冻土等因素所引起的特殊寒区水文过程, 准确刻画这些水文过程是高寒山区流域水文模拟成功的关键.今后应该继续加强野外观测, 深入开展冻土水文过程、 冰雪水文过程的模拟研究, 发展真正适合于高寒山区流域水文过程的分布式水文模型.