扩散模拟型流域地貌汇流模型

根据概念性流域地貌汇流模型的一般理论，以概念性元素“扩散模拟河段”模拟各级单元河道的汇流作用，建立 以洪水波的波速和扩散系数为参数的扩散模拟型流域地貌汇流模型。     

小流域汇流非线性模式的研究

小流域径流成因公式是从水量平衡观点出发,也就是等流时线概念,它的积分方程式: Q_t=intergral from n=0 to τ(m(a_ω/a_τ):l_(t—τ)d_τ) (1)式中Q_t为时刻t汇集到流域出口的地表径流;τ为流域中各点汇至出口处汇流时间,其中最长汇流时间τ_m;(a_ω/a_τ)_t为t时刻流域的汇流曲线,即等流时线所包围面积ω随汇流时间τ的增长率:l_(t—τ)为在时刻(t—τ)的净雨强度。 汇流曲线取有限差为:     

变动流域滞时方程

流域滞时是流域汇流计算和预报中的一个重要因素。本文尝试将流域滞时表示成流域重心长度Lca(流域重心到流域出口断面的河道长度)与汇流速度v之比的函数,从而使流域滞时随汇流速度的不同而不同,而不再是一个常数。长度Lca反映了流域尺度和几何形态对滞时的影响,而汇流速度则反映流域动力条件对滞时的作用。5个小流域的实测资料检验表明结果较为满意。     

基于地块汇流网络的小流域水沙运移模拟方法研究

全流域逐地块水土流失计算,是目前水土保持定量评价的重要手段,其实现过程既需要有考虑地貌因子和上下游关系的土壤侵蚀模型,也需要建立全流域地块汇流网络,并与侵蚀模型有机连接。本文针对黄土高原特殊的地理条件和水土流失规律,对传统的基于栅格的小流域汇流技术进行了改进,考虑地块间上下游汇流关系,建立了基于地块的水沙汇流网络模型,模拟水沙在流域复杂下垫面的汇流过程,提取出流域各地块间的水沙汇流网络,并计算出3个重要参数:流域地块间水沙汇流的顺序、流域地块间水沙汇流数目的空间分配、水沙流经各地块的坡长。将土壤侵蚀模型按地貌部位与特征分为坡面模型、沟坡模型和沟道输移模型,与地块汇流网络有机集成,实现了水沙运移的全流域按地块沿程计算。     

试析小流域土力类粘性泥石流的汇流过程——以滇东北大凹子沟为例

在分析土力类泥石流的产流特征和规律，尤其是土源与水源关系的基础上，将水文学上常用的等流时线法的基本原理应用于小流域土力类粘性泥石流的汇流计算。在具体的计算中，以滇东北蒋家沟的一支沟－大凹子沟1994－06－16的泥石流为例进行泥石流汇流流量过程的试算。计算的结果应用观测的一些数值及现象和弯道超高的最大流量计算值检验，结果表明此计算大体可以定量地反映该流域流量的过程。通过此汇流计算还可以了解阵性泥石流与连续泥石流的产生关系和机理，也可以了解降雨时段与产流时段及汇流过程时段的差别。该研究的结果也存在主客观的局限性，这一局限性反映了进一步探讨流域的产流量规律、流域等流时区划分的规律、大流域汇流计算和泥石流的波坦化规律的必然性。     

基于栅格数据的流域降雨径流模型

本文在研究降雨时空分布不均匀与下垫面自然地理参数空间分布不均匀，对降雨径流过程影响的基础上，提出了一种在地理信息系统支持下的动态分布式降雨径流流域模型，实现了基于栅格的坡面产汇流与河道汇流的数值模拟，能够获得流域上任意模拟时刻任意栅格的径流量。模型视栅格为水文一致性单元，水文参数在栅格内一致，在相邻栅格间变化，采用Ｈｏｌｔａｎ模型计算下渗率，水量平衡方程和线性水库的马斯京根法进行栅格产汇流演算，模     

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。     

地理研究所径流实验室研究动态

中国科学院地理研究所径流实验室是我国现有两个水文模型实验室之一,主要从事流域产流、汇流物理机制的研究和流域系统研究。到目前为止,该室已经安排了五类实验,为流域汇流非线性研究提供了一些实验数据。     

黄土区人类活动影响下的 产汇流模拟研究

日益频繁的人类活动改变了流域下垫面条件,对流域产汇流产生很大的影响。本文以黄河中游典型支流岔巴沟为研究区域,提出利用基于DEM的分布式水文模拟技术,探讨流域人类活动过程中的产汇流模拟,避免了经验公式的概化和由此引起的局限。模拟的结果证实了该方法的可行性。采用网格滞蓄的方法可以在子网格上体现人类活动引起的下垫面的变化及其对产汇流的影响,反映各个时期的产汇流条件,对降雨做出合理响应。     

流域汇流的非线性关系及其处理方法

本文简要回顾了国内外有关流域降雨径流非线性关系的研究情况;根据笔者参加的西北地区坡面流试验(11组316场)与室内模拟实验(2组234场)的资料分析,进一步论证了流域汇流的非线性问题,初步探讨了非线性指数与流域特征值的关系;在此基础上,本文提出一种非线性处理方法,可供流域汇流计算参考使用。     

动态柔性地物三维模拟理论与方法新探

针对地学动态柔性物体建模,提出GIS流素与柔性体元(GIS Flow Element and Soft Voxel)的概念,作为动态柔性地物的基本模拟单元。当忽略体积时,称为GIS流素(FE);当强调体积时,则称为GIS柔性体元(SV)。GIS流素与柔性体元三维模拟基于计算机图形学中的粒子与元球技术,区别在于GIS流素与柔性体元具有明确的地学意义,并基于地学模型突出反映地学规律。现实世界中,水流、泥沙、雪花、云雾、泥石流、熔岩流、草原等均可用(7)IS流素进行模拟,而构造运动中岩层的挤压、扭曲变形、生物体、树木随风摆动等可用GIS柔性体元进行模拟。该文以水流与土壤模拟为例,论证该方法的应用前景。     

流域水文模型对土壤数据响应的多尺度分析

流域水文模拟对输入数据空间详细程度的要求受流域面积大小的影响,而流域面积影响作用的定量描述有助于模拟时的数据选取.本文以美国Brewery Creek流域(约19.5 k㎡)为例,在逐级连续的汇流面积上,分析了SWAT模型基于1:2.4万的SSURGO和10m分辨率的SoLIM土壤数据模拟的径流量的差别随汇流面积的变化...     

An adaptive approach to selecting a flow‐partition exponent for a multiple‐flow‐direction algorithm

Most multiple‐flow‐direction algorithms (MFDs) use a flow‐partition coefficient (exponent) to determine the fractions draining to all downslope neighbours. The commonly used MFD often employs a fixed exponent over an entire watershed. The fixed coefficient strategy cannot effectively model the impact of local terrain conditions on the dispersion of local flow. This paper addresses this problem based on the idea that dispersion of local flow varies over space due to the spatial variation of local terrain conditions. Thus, the flow‐partition exponent of an MFD should also vary over space. We present an adaptive approach for determining the flow‐partition exponent based on local topographic attribute which controls local flow partitioning. In our approach, the influence of local terrain on flow partition is modelled by a flow‐partition function which is based on local maximum downslope gradient (we refer to this approach as MFD based on maximum downslope gradient, MFD‐md for short). With this new approach, a steep terrain which induces a convergent flow condition can be modelled using a large value for the flow‐partition exponent. Similarly, a gentle terrain can be modelled using a small value for the flow‐partition exponent. MFD‐md is quantitatively evaluated using four types of mathematical surfaces and their theoretical ‘true’ value of Specific Catchment Area (SCA). The Root Mean Square Error (RMSE) shows that the error of SCA computed by MFD‐md is lower than that of SCA computed by the widely used SFD and MFD algorithms. Application of the new approach using a real DEM of a watershed in Northeast China shows that the flow accumulation computed by MFD‐md is better adapted to terrain conditions based on visual judgement.     

森林小流域的降雨出流机制的探讨

本文简述了森林小流域中降雨—截流—下渗—地中水—地表水各个环节的作用。作者认为,在降雨出流过程中,下渗和土壤中的快速流是非常重要的部分,而地表出流所占的比例是比较小的。一般来说,森林土壤的下渗率比较大,森林流域的贮水能力也是很可观的。这些就决定了森林流域的产流不是霍顿产流,也不同于现在流行的许多产流理论和模式。在湿润地区形成产流区时的特点并非是表层土壤首先饱和,而是地下水位或被地下水支持的饱和毛细管带上升到表面附近使该区发生饱和,因而产生以及维持这种饱和状态所需的垂直下渗和地中水的侧向补给是流域是否发生产流的先决条件之一,而地表流可认为是回归流。此外,流域地中水产流对降雨响应过程可认为是由作用在毛细管带中的水的压力平衡受破坏而引起的,这个压力通过毛细管带传递到饱和带。作用在毛细管带中的水的压力平衡受破坏的原因可以是封存在土壤中的被瞬间压缩的空气压力作用,也可以是降雨直接接触到已发展至地表的非饱和毛细管带的上缘。     

潮河流域时变增益分布式水循环模型研究

在广泛了解有关分布式水文模型研究进展的基础上,结合中国实际资料条件和问题,提出了一种"水文循环机理-系统理论"相耦合的分布式水循环模型——时变增益分布式水循环模型(DTVGM),并建立了潮河流域分布式水文循环模型。实例研究表明,DTVGM的应用是比较成功的,基本上能够满足水资源管理的要求。     

泥石流的结构两相流模型:Ⅱ.应用

本文应用泥石流的结构两相流模型对各类泥石流的运动机理进行探讨,并成功地解释了泥石流运动中的一系列特殊现象,如可能出现的颗粒浓度“上大下小”型分布、泥石流垂线速度的“反Ｓ”型分布、泥石流中颗粒脉动速度分布变化的特殊性、泥石流的输移特性以及在一定条件下出现的“流核”现象,等等。模型计算结果得到了实验资料的验证。     

小流域综合管理信息系统集成研究

本文介绍的小流域管理与决策支持信息系统 ,是以小流域综合治理与科学决策为目标 ,以地块为基本操作单元的土壤侵蚀模型、生产潜力模型、成本效益模型与GIS的集成系统。该系统具有数据管理、查询、更新、处理、模型分析和输出等多种功能。分析模型与GIS集成的基本单元是地块 (landunit) ,在地块上实现模型参数的提取与传递、模型计算及显示与分析。在分析各种集成方式的基础上 ,选取了动态连接库及其扩展方式 ,实现了土壤侵蚀模型、生产潜力模型、成本效益模型、规划模块与GIS的紧密集成 ,以统一的图形用户界面 ,服务于水土保持的现代化管理和小流域综合治理     

粘性泥石流阻力规律初探

用曼宁公式分析泥石流阻力时,不同地区和不同流域之是的糙率ｎ值相差很大,即是同一条沟的ｎ值也很分散,若考虑单宽固体物质重量和粗、细颗粒含量之比沿垂线分布的不均习性之后,则使单沟的ｎ值点群分布趋于集中,且能将不同泥石流相差数倍数的ｎ值用统一的表达式加以描述。     

森林流域蒸散发的控制要素与区域差异探讨

森林蒸散发是影响河川径流的重要因素,但是森林影响蒸散发的机理和综合效应评价一直存在很大的分歧。本文从植物的光谱反射特征出发,分析了影响森林流域蒸散发的能量收支特征和水分的蒸发耗散关系,指出流域蒸散发的数值是由蒸发潜力和供水能力这两个因素的最小值决定的,并在此基础上提出了流域蒸散发计算的分布式模型。按照该模型,可以统一解释在湿润地区(南方)、干旱地区(北方)和半湿润地区森林变化前后的蒸散发差异,为森林蒸散发计算中长期存在的分歧提供了统一的理论解释和分析模式。     

阿拉尔河下游沉积物对铀的动态吸附机制

采用动态吸附法,研究流速、沉积物粒径、沉积物投加量、铀初始浓度等对阿拉尔河下游沉积物吸附铀的影响,并结合Thomas模型及表征数据对吸附机理进行探讨。结果表明,动态吸附饱和时间与流速、沉积物粒径及铀初始浓度呈反相关,与沉积物投加量呈正相关。总饱和吸附量与流速及沉积物粒径呈反相关,与沉积物投加量及铀初始浓度呈正相关。沉积物对铀的动态吸附符合Thomas模型,吸附过程由多个步骤共同控制,吸附速率受多个因素的共同影响。吸附的主要机制为表面络合反应,并伴有离子交换作用。