气候变化影响下水资源脆弱性评估方法及其应用

气候变化和人类活动影响下的水资源脆弱性评价,是将气候变化影响纳入水资源规划管理、提出缓解气候变化不利影响的适应性对策的重要科学依据。针对与气候变化影响的水资源系统的敏感性和抗压性相联系的脆弱性与适应性问题,提出变化环境下水资源脆弱性评估理论体系和一般性公式。进一步,以水资源供需安全为出发点,采用温度、降雨双参数弹性系数和有水资源基础,直观、简单的水资源关键性指标体系方法,提出气候变化和人类活动背景下水资源脆弱性评估模型。将模型应用于缺水最严重的海河流域,评价了现状和未来情境下流域水资源的脆弱性情况。结果表明:整体上海河流域水资源脆弱性偏高,且平原区较山区更脆弱;气候因素对流域水资源的脆弱性影响明显,未来如不采取措施,海河流域的水资源脆弱性将进一步加重。     

水文循环模拟中蒸散发估算方法综述(英文)

Actual evapotranspiration is a key process of hydrological cycle and a sole term that links land surface water balance and land surface energy balance.Evapotranspiration plays a key role in simulating hydrological effect of climate change,and a review of evapotranspiration estimation methods in hydrological models is of vital importance.This paper firstly summarizes the evapotranspiration estimation methods applied in hydrological models and then classifies them into the integrated converting methods and the classification gathering methods by their mechanism.Integrated converting methods are usually used in hydrological models and two differences exist among them:one is in the potential evaporation estimation methods,while the other in the function for defining relationship between potential evaporation and actual evapotranspiration.Due to the higher information requirements of the Penman-Monteith method and the existing data uncertainty,simplified empirical methods for calculating potential and actual evapotranspiration are widely used in hydrological models.Different evapotranspiration calculation methods are used depending on the complexity of the hydrological model,and importance and difficulty in the selection of the most suitable evapotranspiration methods is discussed.Finally,this paper points out the prospective development trends of the evapotranspiration estimating methods in hydrological modeling.     

从2020年长江上游洪水看流域防洪对策

2020年长江上游和中下游先后发生特大洪水,其中干流编号洪水全部发生在上游,构成了长江流域洪水的主要部分。首先回顾2020年洪水及洪灾情况,然后根据历史上几次特大洪水过程和历年实测资料,分析长江上游洪水特征、洪灾类型及特点,最后提出新时代长江流域洪水整体防御战略及山洪灾害防治战术。研究表明:金沙江洪水是长江上游洪水基础部分,岷江、嘉陵江和干流区间是洪峰的主要来源,三者洪水遭遇是产生上游特大洪水的主因,上游洪水又是全流域特大洪水的基础和重要组成部分。目前造成洪灾死亡人数最多的是山洪以及山洪引起的地质灾害,财产损失最大的是中下游及湖泊地区。未来堤防仍然是防洪的基础,提高沿江城市防洪标准主要手段是控制性水库的联合优化调度,而减少洪涝灾害损失最有效的途径是给洪水以空间的自然解决方案等非工程措施。     

考虑河底比降的等流时线划分方法

本文针对等流时线间距离确定问题,考虑干流河段汇流时间、流速、流程和河底比降等因素,推导出新的适用于干流河段的等流时线间距的计算公式.由于支流的河长及其河底比降与干流的河长及其河底比降不相同,因此,本文还推导出适合支流的等流时线划分公式.在实际应用中,采用数字高程模型(DEM)确定河底高程,进而计算河底比降.本文将建议的新的等流时线划分方法应用于南河开峰峪流域汇流计算中,结果表明新的方法具有较好的精度.     

分布式水文模型全局敏感性高效分析方法研究(英文)

Sensitivity analysis of hydrological model is the key for model uncertainty quantification. However, how to effectively validate model and identify the dominant parameters for distributed hydrological models is a bottle-neck to achieve parameters optimization. For this reason, a new approach was proposed in this paper, in which the support vector machine was used to construct the response surface at first. Then it integrates the SVM-based response surface with the Sobol’ method, i.e. the RSMSobol’ method, to quantify the parameter sensitivities. In this work, the distributed time-variant gain model (DTVGM) was applied to the Huaihe River Basin, which was used as a case to verify its validity and feasibility. We selected three objective functions (i.e. water balance coefficient WB, Nash-Sutcliffe efficiency coefficient NS, and correlation coefficient RC) to assess the model performance as the output responses for sensitivity analysis. The results show that the parameters g1 and g2 are most important for all the objective functions, and they are almost the same to that of the classical approach. Furthermore, the RSMSobol method can not only achieve the quantification of the sensitivity, and also reduce the computational cost, with good accuracy compared to the classical approach. And this approach will be effective and reliable in the global sensitivity analysis for a complex modelling system.     

考虑降雨时空变化的单位线研究

流域降雨的时空变异性和地形地貌特征，以及不确定性因素对单位线的影响始终是流域汇流计算方法研究的难点问题。本文分析了传统的根据降雨时空分布不均匀性对单位线进行分类的方法及其缺点，推导了考虑暴雨重心位置和降雨强度的影响的S曲线法，给出了新的S曲线方程，建立了S曲线参数与暴雨重心位置和降雨强度的关系，采用该方法可求得任一暴雨重心位置及任一降雨强度下的时段单位线。该方法具有谢尔曼经验单位线简便实用的特点，又具有考虑降雨时空变异性的优点，在沮河流域洪水预报模型中的应用表明该方法是可行的。     

从郭扎错断裂构造特征探讨阿尔金断裂带西延问题

阿尔金断裂带在大陆动力学研究中具有十分重要的地位,但其西延过郭扎错后的走势存在争议。郭扎错断裂为北东东向的线性构造带,具多期活动性。笔者从宏观到微观详细论述了该断裂构造的几何学、运动学特征,并结合动力变质作用、沉积盆地、岩石地层分布及变形年代学等资料将其划分为韧性左行平移(J3-K1)、韧脆性正-平移(E1-N1)、韧脆性逆-平移(N2)和脆性左行滑落(Q)等4个阶段。综合分析地质调查资料、地球物理场资料及卫片影像特征,认为郭扎错断裂与阿尔金断裂带是在同一动力学系统中形成的具有相似运动学、动力学特征的相关线性构造,应属同一断裂系统。因此,阿尔金断裂带并非西止于拉竹龙,亦非由郭扎错北侧转向北西,而是经郭扎错继续向南西延伸,过龙木错、羌臣摩河后,由空喀山口进入克什米尔。     

MTCLIM模型系列研究报告(2):湿度估算方法在中国亚热带山地的有效性验证

本文在前期研究基础上,在南方亚热带山地对MTCLIM模型的温度估算方法进行了验证和订正。研究结果表明:经过露点订正后该研究区域内逐日水汽压的估算结果普遍改善,但在不同站点不同年份间的表现不同。对各站点共5097个观测数据计算后发现,用最低温估计的水汽压和用露点方程订正后的露点估计的水汽压与实测值之间的MAE分别为0.221kPa和0.207kPa,两种方法的模拟结果均与实测值非常接近,但后者偏差更小。与最低温度法估计的结果相比,露点订正方法能较好地模拟干旱天气条件下水汽压的变化状况。     

MTCLIM模型系列研究报告(3):辐射估算方法在我国亚热带山地的有效性验证

以已有的数据、理论和模型为基础,在南方亚热带山地对MTCLIM模型的辐射估算方法进行了验证。通过研究得到以下结论:辐射子模型在该区域内模拟效果不佳。用空间外延温度估算的日总辐射的MAE普遍高于4 6MJ/m2·d-1,与实测值相关性极低。但用各自的最高温和最低温及降雨量来估计日总辐射的总MAE为3 86MJ/m2·d-1,相关系数R2在0 51～0 71间;水汽压的估算误差对辐射子模型几乎没有影响,在有水汽压驱动下所有站点的日总辐射与实测值之间的MAE为3 811MJ/m2·d-1,相关系数R2在0 55～0 73间,与不输入水汽压时的估计结果非常接近,但模型对弱辐射估计过于偏高,对强辐射估计过于偏低。     

基于非线性系统理论的分布式水文模型

提出了一种基于水文系统理论的分布式水文模拟方法,它将集总的水文非线性系统模型通过GIS平台,结合单元水文模拟,拓展到分布式流域水文模拟。它既具有分布式水文概念性模拟的特征,同时又具有水文系统分析适应能力强的优点。实例分析表明:在黄河板桥流域,通过考虑时变增益因子G的空间变异性,该模型吸纳了局部高强度降水信息,对分布式空间降水输入能够产生积极的响应,获得了比集总模型更好的峰值模拟效果;在华北潮白河流域,通过分析不同森林覆盖率下的G值变化曲线,初步揭示了潮白河流域土地利用变化的水文响应趋势,即在相同的土壤湿度条件下,随着森林覆盖率的增加,G值呈减小趋势,地表产流能力降低。