城西试验流域水文特性及水文过程模拟

水文试验是认识水文规律的重要基础工作。根据我国东部低山丘陵区城西试验流域的实测资料,分析不同尺度降雨径流之间的响应关系,再利用新安江流域水文模型进行径流模拟,进一步探讨该模型在我国东部低山丘陵区的适用性。结果表明:在试验流域空间尺度(几十平方公里)的暴雨洪水过程中,洪水峰现时间一般滞后雨峰3～4 h;场次和月尺度上的降雨径流具有较好的正相关关系;在日尺度上,降雨径流关系散乱,以10和70 mm降雨量为阈值呈U型分布; 3种时间尺度上,径流均受到前期退水过程的影响,其中,时间尺度越短,受前期退水过程的影响越显著;新安江流域水文模型在我国东部低山丘陵区具有较好的水文模拟能力,且月尺度水文过程的模拟效果优于日尺度,对天然流域的模拟效果优于人类活动扰动的流域。     

新安江模型参数变化对流域降雨径流过程的影响分析

水文模型可以模拟自然流域的降雨径流过程,在降雨径流过程模拟中,水文模型参数的选择往往会影响模型对流域径流过程的模拟效果.针对新安江模型,以陕西黑河金盆水库流域为研究流域,分析新安江模型参数变化对模拟流域降雨径流过程的影响,以确定新安江模型参数的敏感程度,从而服务于研究流域的汛期水文预报参数修正.模拟结果表明:在研究流域新安江模型参数中KKSS、KKG、WLM、WDM、kg、k为敏感参数,对模拟流域降雨径流过程的影响较大;参数WUM、IMP、B、c、SM、EX为不敏感参数,对模拟流域降雨径流过程影响较小.     

参考作物腾发量空间分形特征初探

受作物本身生理机制以及近地层气象因子非线性、非平稳化随机变化的影响，参考作物腾发量在空间尺度上呈随机分布。基于此，本文运用分形理论，研究了参考作物腾发量空间分形特征，结果表明参考作物腾发量在一定空间尺度范围内存在一无标度区间，在该无标度区间内参考作物腾发量具有自相似特点。将此方法运用于湖南省参考作物腾发量空间分形特征研究，取得了满意结果，该方法为有资料地区参考作物腾发量成果推广和移植至无资料地区提供了一定的理论依据。     

空间均化水文模型及其验证

本文基于空间均化方法构建了空间均化水文模型SAHM.该模型采用基于空间均化方法建立的宏观尺度水文控制方程描述了计算单元内入渗、壤中流和坡面汇流等基本水文过程,在方程中直接包含了土壤饱和导水率和微地形的空间非均匀性,使SAHM在保持传统"点"尺度方程机理性的同时从理论上避免了方程适用尺度和模型应用尺度的不匹配问题.模型在半干旱半湿润的沁河流域上游进行了验证,并对模型参数敏感性进行了分析,结果 表明,模型具有较高的计算精度和计算效率,可用于大中尺度流域水文模拟、水资源评价和洪水预报.     

物理性流域水文模型研究新进展

在计算机、空间观测等相关学科发展的推动下，物理性流域水文模型目前己成为流域水文模拟研究的重要发展方向。国内外很多学者通过一些新理论、新方法的应用，促进了物理性水文模型的研究，同时也使它成为了一个充满机遇和挑战的活跃领域。传统的物理性流域水文模型以数值求解控制水流运动的偏微分方程组为基本手段，存在模型应用尺度和方程适用尺度不匹配的尺度问题。为了解决这一问题，学者们开展了大量的思考和研究，同时也构成了当代水文学理论研究的中心内容，目前在物理性流域水文模型方面的研究可以归结为3个代表性的发展方向：在物理性和计算效率之间取得平衡的准物理性水文模型、基于不规则网格的物理性水文模型以及直接在宏观尺度建立数学物理方程的尺度协调的物理性水文模型。     

基于DEM栅格的水文模型在沂河流域的应用

本文结合GIS技术和数字高程模型,运用基于DEM栅格流域信息提取技术,对传统的新安江模型及TOPMODEL进行改进,构建基于栅格的分布式新安江模型、基于栅格的TOPMODEL水文模型。并将模型应用于沂河临沂以上流域。通过流域信息提取、模型参数率定和流域典型洪水模拟,以探讨GIS技术与数字高程技术的应用和水文模型的适应性。应用结果表明,4个水文模型在该流域上的水文过程模拟效果良好,其中,基于栅格的新安江模型与基于栅格的TOPMODEL的模拟效果更好。     

基于不同分辨率DEM提取坡度值的转换关系研究

基于DEM提取计算单元坡度是分布式水文模型构建的重要手段之一,通过研究不同分辨率DEM对WEP-L模型计算单元坡度的影响及其转换关系,为模型计算中坡度与其他运算量之间非线性关系带来的计算精度与计算效率之间的矛盾提供解决方案。以NASA发布的30 m分辨率DEM数据为基础,以不同尺度流域(南小河沟流域,面积36.3 km~2;泾河流域,面积4.5万km~2)为研究对象,利用分形结合半方差函数的方法分析低分辨率DEM提取的计算单元坡度向高分辨率DEM提取的坡度信息转换的规律。研究发现以30 m分辨率DEM为基础提取的子流域套等高带结构能够很好地反映南小河沟流域地形"坡度等高分布"的特点;利用分形结合半方差函数的形式能够有效地实现基于低分辨率DEM提取的流域基本计算单元坡度向"真实"地形坡度值转换。根据模型计算需求,给出了不同分辨率DEM数据提取坡度值的转换关系。本研究可为分布式水文模型搭建面临的计算精度与计算效率矛盾问题提供借鉴和参考。     

地貌形态特征分形信息维数与像元尺度关系研究

本文论述了用分形信息维数(兀D)表征流域地貌形态特征的原理和方法；建立了基于GIS平台流域地貌特征分形信息维数的计算模型；并利用Avenue语言开发了基于Arcview环境下流域地貌特征分形信息维数计算软件。以长江弹子溪小流域为例进行地貌分形信息维数的计算，依据计算数据就地貌形态特征分形信息维数与像元尺度关系进行了分析。结果表明：流域地貌分形信息维数可以较好地作为流域复杂地形地貌形态特征综合性、整体性和科学性的量化指标；像元尺度对地貌分形信息维数的无标度区间确定十分关键；跨流域地貌形态特征分形信息维数计算与评估应以统一像元尺度为前提。     

关于大流域洪量历时关系的探讨

根据在水文现象中广泛存在的自相似性，将标度不变性引入洪量历时关系，对大流域洪量随历时变化的性质进行了研究．用全国不同流域、不同地理气候条件地区的17个水文站的洪水资料，对洪量随历时的变化性质进行了研究．结果表明在一定的历时范围内，大流域洪量随历时变化具有单标度性质．由洪量随历时变化的标度性质，建立了洪水强度历时公式．     

流域水文尺度效应研究方法探讨

水文参数的空间变异及其尺度效应是当前水文领域核心内容,对流域管理有重要的指导意义。介绍了2种水文变量尺度效应的研究方法:PMs与PWMs,并在加拿大一些流域进行了应用。结果表明,PMs与PWMs方法均适用于研究流域水文的尺度效应,所建立的尺度关系可以用来预估该区域未观测流域的年平均流量,可以应用于流域的洪水预报、流域的年平均流量估计以及低流量的评价,为流域管理提供一定的指导作用。     

下岸水库对永安溪水文情势的影响分析

为了定量评估永安溪下岸水库对下游水文情势的影响,利用永安溪柏枝岙水文站1980—2020年的径流序列,采用不均匀系数、完全调节系数和集中度分析水库运行前后永安溪径流年内分配变化,并利用RVA法评估水文整体改变度。结果表明:下岸水库的蓄丰补枯作用明显,径流年内分配趋于均匀化;在取得防洪效益的同时,水库的运行也对永安溪水文情势产生了中度改变,改变度达42.82%,对流域内水生生态系统的健康形成潜在影响。     

汕头苏埃通道工程河床极限冲刷物理模型试验研究

通过建立物理模型,分析规划航道开挖前后工程附近区域水流流态与流速的变化情况,并选择最不利的水文组合对规划航道疏浚后的工程附近河床进行极限冲刷试验。结果表明:航道按规划疏浚以后,水流流态变化不大,100年一遇洪水下工程线位河床最大冲深约为4.36 m,300年一遇洪水下工程线位河床最大冲深约为6.74 m。工程设计应以规划航道标高为基础,综合考虑物理模型试验结果及防冲刷措施,确定工程的设计埋深。     

赛塘流域ISVC方法应用中的关键问题分析

详细介绍了ISVC方法中关键点平稳期选择及平稳期阈值的确定,以赛塘流域为研究对象,分析了平稳期选择及平稳期阈值对ISVC方法修正效果的影响,结果表明,平稳期选择及平稳期阈值对修正结果有着明显影响,在实际应用中,应选择主要降水还未开始,只有零星降水,河道洪水过程较为平稳的阶段作为平稳期,以避免降水对修正结果的干扰。在确定平稳期阈值时,应尽量选择更多的洪水场次,找出平稳期阈值与整场洪水之间的规律,避免阈值设置不当造成的过度修正和修正不足等问题。     

吉安市城市水文的实践与思考

总结吉安市水文局在城市防洪排涝、供水、水资源调查评价、水环境和水生态保护方面所发挥的作用,从实践中得到一些启示,提出加快城市水文发展的几点建议.     

饶河流域未来水资源量变化预测分析

利用景德镇气象站1961-2001年的实测降水、气温数据以及NCEP再分析数据,建立饶河流域降水、气温的SDSM统计降尺度模型;根据IPCC AR4排放情景特别报告中的A2和B2情景,对HADCM3输出数据进行降尺度处理,预测饶河流域未来时段(2010-2099年)的降水、气温变化情况;与新安江模型进行耦合,得到未来时段饶河流域的水资源量。结果表明:饶河流域未来水资源量持续减少,且A2情景比B2情景的降幅更大,至2080s时期(2070-2099年)昌江支流最大降幅可达31.01%。     

基于RS和GIS的县域洪涝灾害风险评估

洪涝灾害风险评价是研究洪涝灾害的重要手段之一,评价结果可为区域洪涝灾害监督预测、防洪减灾措施的制定与规划提供依据。以河北武安市为研究区域,以自然灾害风险系统理论为基础,考虑当地实际情况,从洪涝灾害的致灾危险性、灾害敏感性以及防减灾能力三个方面出发,选取降水、地形等自然因素和人口密度、经济投入水平等社会经济要素共9个评价指标,采用GIS空间分析叠加功能、加权综合评价法等方法,得出洪涝灾害风险评价结果。结果表明:武安市洪涝灾害风险分布整体呈现由中部、西南部高风险区向四周逐渐递减的特点,具体表现为河谷风险等级突出,洺河沿岸地区的风险要高于其他地区;平原风险等级明显,平原区由于易出现洪水汇入,且敏感性强的特点,易出现洪涝灾害;农耕区域的风险等级要高于林草区域。通过历史灾情数据对评价结果进行验证,本文提出的武安市洪涝灾害评估结果与实际情况一致性较高。     

1956-2016年黄河流域河川径流演变规律

黄河流域水资源短缺问题突出,深入分析河川径流的演变规律对于流域水资源管理具有重要的指导意义。基于黄河干流上、中、下游不同位置的代表性水文站实测径流,利用Mann-Kendall非参数趋势检验方法分析了1956-2016年期间黄河流域年、月径流的历史演变规律。结果表明:1956-2016年,除源头区年径流变化不显著以外,黄河流域径流呈现出显著的下降趋势,达到了1%的显著性水平。从上游到下游,河川径流下降幅度越来越大,趋势越来越显著。1980-2000和2001-2016年的多年平均入海径流比1956-1979年分别减少了50. 07%和59. 67%。径流演变呈现出3阶段特征,20世纪50、60年代属于丰水期;随后在70至90年代径流持续下降;在2000年以后径流有所回升。除源头区以外,黄河流域的月径流总体呈现减少趋势;上游和中游地区的月径流占年径流的比例枯增丰减;下游地区月径流占年径流的比例在冬季、夏季增大,春季、秋季减小。     

基于新安江模型的曲江流域水文模拟研究

水文模型在水文理论研究和实践中具有重要意义。将曲江流域西山水文站以上区域作为研究对象,分析了新安江模型在该区域的适用情况。结果表明:新安江模型在曲江流域模拟效果良好,Nash效率系数多在0.7以上,水量平衡误差也基本控制在±10%以内;资料序列的长度对模拟效果影响显著,长序列资料的峨山站和西山站模拟结果明显优于短序列的大矣资站和马家庄站;新安江模型能较好适用于我国南方山区,对研究变化环境下水文过程的响应具有良好的适用性。     

一种可测定变温下饱和-非饱和土水力学参数的实验装置

为了研究温度对饱和-非饱和土水力参数的影响,根据达西定律,研制了一种变温下饱和-非饱和土水力参数测定装置,该装置包括实验筒、供水与回水系统和数据采集系统。该装置可以获得不同温度下饱和渗透系数、给水度和土壤水分特征曲线、非饱和渗透系数、比容水量和扩散率等参数,进一步可以获得这些参数与温度的数学表达式;该实验装置所用试样大,减少了小试样测试结果的随机性,且测定参数多、自动化程度高,具有推广应用价值。     

基于Richards方程切换的土壤水流及溶质运移数值模拟

根据每个节点的土壤水分状态来选择合适的Richards方程形式,并用隐式迭代算法求解,得到一种用于模拟土壤水盐运移过程的通用方程切换方法。该方法能自由切换任意节点的控制方程,从而充分利用水头型和含水量型Richards方程的优势,适用于所有主流的迭代求解算法。成功将该方法应用于非均质土壤饱和-非饱和的溶质运移过程模拟。通过室内及数值试验,证明其在干燥砂土淋盐及干湿交替上边界的土壤积盐等普遍难题中,相比传统数值算法能大幅度提高计算效率和精度。本文方法对大区域饱和-非饱和水流运动及溶质运移数值模拟具有显著优势及应用前景。