基于VIC模型的淮河中上游地区水量空间分布研究

研究淮河流域的水文循环过程及水量空间分布对合理开发利用水资源具有重要意义,采用VIC模型对淮河中上游地区各种水量要素(降水、蒸散发、地表径流、地下径流、植被截留水量、土壤含水率、截留水蒸发、植物散发、裸地及水面蒸发、降雪日的积雪深、积雪覆盖面积比等)的空间分布进行模拟。结果表明,模型反映的水量分布与实际的流域下垫面物理机制相符。流域的沙壤土和壤土地区的蒸散发量较大,而地表径流量较小。在有大面积水体或水库的区域,蒸散发量、植被截留水量很小,而地下径流量、深层土壤含水率较大。降雪日中流域的西北部更容易形成较大的积雪深。     

淮河流域参考作物蒸散发的变化及对气候的响应

采用FAO-Penman-Monteith公式计算了淮河流域参考作物蒸散发的年际、月际变化过程,并通过敏感性系数分析了影响参考作物蒸散发的主要因素.结果表明,淮河流域的参考作物蒸散发呈明显减小趋势,主要集中于20世纪70年代后6～8月,影响参考作物蒸散发的主要因素为平均相对湿度和日照时数,平均每10 a相对湿度减小0.5%、日照时数减小0.2 h.本文可为合理开发调配淮河流域水土资源、防洪抗旱提供理论依据.     

基于小型蒸渗仪试验的潜在蒸散发估算方法评价

为了更直接地揭示潜在蒸散发估算方法与实际潜在蒸散发的差异,基于淮北平原五道沟水文水资源实验站2014年8月1日至2015年8月31日的水文气象观测资料,计算Penman系列方法、P-T法、H-S法、FAO24Radiation法及Turc法7种蒸散发估算方法的估算结果,对比相应时间蒸渗仪试验实测潜在蒸散量,评价各模型在该地区的适用性。结果表明,Penman系列估算方法是估算五道沟地区潜在蒸散发最佳的方法,但7种方法均存在较大误差。FAO56P-M方法估算结果与实测值有相对最好的线性关系,但存在10%的低估倾向,同时夏季(6～8月)绝对误差较春秋季有所增加。Turc法及P-T法更适用于缺资料地区长周期潜在蒸散发估算,H-S法及FAO24Radiation法相对不适用于五道沟地区。     

基于栅格的分布式流域水文模型的构建与应用

以栅格植被根系层深度、田间持水量、饱和土壤含水量作为衡量流域内各点蓄水容量和最大蓄水容量的基础,建立了基于蓄满产流的栅格型分布式流域水文模型,并模拟了积雪融雪、蒸散发及产汇流过程.模拟结果表明,构建的流域水文模型模拟精度较高,方法可行.     

基于HBV模型的实际蒸散发估算模型评估

为了更准确地评估三种基于蒸发互补相关原理的实际蒸散发计算模型(AA模型、GG模型、CRAE模型)对实际蒸散发的估算能力,首先根据北江流域1964~1987年间的逐日气象资料和同期径流量数据,采用HBV模型模拟得到逐日实际蒸散发量,再利用三种模型分别估算该流域的逐日实际蒸散发量,并对计算结果进行初步分析比较,而后以HBV模型计算结果为标准进行原始参数的率定,最后在不同的时间尺度上对三种模型的实际蒸散发计算结果进行对比评价。结果表明,三种模型利用原始参数进行模拟的计算结果误差较大;模型参数经率定后,各模型的模拟精度在年、月尺度上均得到提高:以HBV模型模拟得到的实际蒸散发量为标准,计算所得年极差的变化情况分别为AA模型由274mm减至-0.1mm;GG模型由-84.5mm减至0.3mm;CRAE模型由-91.1mm减至0.3mm;AA模型与GG模型的模拟结果相似,在冬季均呈现出模拟结果偏大的现象。通过分析年、月尺度上的结果可知,在北江流域,三种模型中AA模型对实际蒸散发量的估算能力最佳。     

基于互补相关原理的实际蒸散发模型估算能力评价

基于洵河流域1961~1986年的逐日气象资料和同期径流量资料,采用基于互补相关原理的实际蒸散发模型（AA模型、GG模型、CRAE模型）分别估算该流域的逐日实际蒸散发量。根据水量平衡法的实际蒸散发计算结果对三种模型的原始参数进行调整,并在不同的时间尺度上对三种模型进行了比较,评估了三种实际蒸散发模型的估算能力。结果表明,采用三种模型的原始参数计算出的实际蒸散发量误差较大;调整原始参数后,各模型对年实际蒸散发量的计算精度大为提高,逐月的估算效果也有不同程度改善;参数调整后的AA模型与GG模型的模拟结果相近,优于CRAE模型的模拟效果;年、月尺度的模型模拟效果综合分析表明GG模型在洵河流域的估算效果相对最佳。     

标准化降水蒸散发指数在云南省历史干旱特征分析中的应用

鉴于标准化降水蒸散发指数(SSPEI)可用于多时空尺度的气象干旱过程评估,在采用Mann-Kendall方法分析1958~2013年间云南省37个气象站降水和气温变化趋势的基础上,对比分析了基于Thornthwaite公式和Penman-Monteith公式两种潜在蒸散发计算方法的SSPEI指数(SSPEI-Th和SSPEI-Pm)在历史干旱特征分析中的适用性。结果表明,云南省大部分气象站的SSPEI-Th和SSPEI-Pm时间序列均呈下降趋势,即变得更为干燥,站点主要分布于云南省南部地区;SSPEI-Th与SSPEI-Pm的相关性具有很好的一致性;两种潜在蒸散发计算方法的SSPEI指数在云南省均有较好的适用性,但SSPEI-Pm在中北部高海拔地区冬春干旱时间识别上精度更高。     

赣江上游土地覆被变化的水文响应研究

针对土地利用/覆被变化对流域水文循环产生重要影响的问题,以赣江上游峡山水文站以上集水区域为例,基于1978～1987年相关资料,采用极端土地覆被法构建4种未来土地覆被情景,运用陆面水文模型Noah-LSM模拟各土地覆被情景下流域水文要素(蒸散发、径流)的变化情势。     

山西介休市实际蒸散发模拟及变化特征分析

为准确评价中小城市实际蒸散发(ET),采用物理机制明确的分布式时变增益水文模型(DTVGM)对介休市蒸散发进行模拟,以MOD16A2遥感产品验证分析蒸散发时空分布特征,并探讨了土地利用变化对蒸散发的影响。结果表明,DTVGM在研究区具有良好的适用性,总体模拟效果满足精度要求;介休市多年平均蒸散发量为375.4mm;年内呈现先增大后减小的单峰型分布趋势,主要集中在5～9月,蒸散发量最小和最大月值分别为14.0、71.7mm;多年平均蒸散发量具有较强的空间分异性,呈东南高西北低的变化趋势,不同季节蒸散发量的空间分布差异明显;不同土地利用类型蒸散发,林地草地耕地城乡、工矿、居民用地;同一乡镇,不同土地利用类型对蒸散发的影响有差别;同一土地利用类型在不同乡镇的蒸散发也有差异。     

Thornthwaite经验公式在降雨径流模拟中的适用性研究

利用增加时间步长离散化处理后的Thornthwaite经验公式在新安江-海河模型结构上增加流域蒸散发能力计算模块,代替原模型中实测蒸发数据的输入;并对气象数据进行插值处理,将蒸发输入由集总式变为分布式。以子牙河平原区献县流域为例,分别利用改进前后的新安江-海河模型进行日径流模拟。结果表明,基于温度的Thornthwaite经验公式能够代替实测蒸发数据有效地进行日径流模拟,减少了对实测资料的依赖,为半湿润半干旱流域适合于降雨径流模拟的蒸散发计算提供了一种简便的计算方法。     

MIKE21水动力学模型在洪泽湖水位模拟中的应用

洪泽湖作为淮河流域最大的平原水库和南水北调东线工程的重要调蓄水库,确保其优良的水质和稳定的水位至关重要。根据洪泽湖的地形和水文条件,利用MIKE21水动力学模型,模拟了洪泽湖的水位变化过程。结果表明,MIKE21模型能较好地模拟洪泽湖水位过程,模拟误差均在可接受范围内,且模拟精度可满足计算要求。     

基于SUFI-2算法的SWAT模型在修水流域径流模拟中的应用

为在江西修水流域高沙水文站以上汇水区域构建SWAT分布式水文模型,采用SUFI-2算法进行模型参数敏感性分析、率定、验证及不确定性分析,对修水流域1984~2003年月径流量过程进行模拟。结果表明,敏感度最强的前三个参数依次为土壤饱和导水率、土壤蒸发补偿系数和径流曲线数;率定期与验证期的纳什系数ENS值和相关系数R2值均高于090,月径流量模拟值与实测流量过程线拟合程度较好;95PPU置信区间的模拟值和实测值较为一致;不确定性区间较小,验证期小于率定期;实证了采用SUFI-2算法的SWAT模型在修水流域月径流模拟中具有一定程度的适宜性。     

不同时间步长对淮河上游次洪产沙模拟的影响

为分析时间步长对次洪产沙模拟的影响,以淮河上游大坡岭水文站以上流域为研究区域,选取2001~2010年具有代表性的10场次洪降雨、径流和含沙量等资料,分别以0.5、1h为时间步长,利用泥沙负荷模型模拟计算了10场次洪产沙过程。结果表明,泥沙负荷模型的9个参数中参数b5、b6、b8随时间步长的变化而变化,且步长变化对b5、b8的影响最大;以沙峰相对误差、确定性系数和峰现时差三个指标综合衡量,时间步长为0.5h的模拟精度总体上高于时间步长为1h的模拟精度。研究成果可为淮河流域及湿润半湿润地区土壤侵蚀模拟提供参考。     

基于HEC-HMS的西南山区中小河流洪水预报研究

针对目前中小河流洪水预报难度较大、预报精度偏低的问题,以西南山区荥经河流域为例,基于HECHMS构建了荥经河流域分布式水文模型,以2009~2018年23场洪水进行参数率定,4场洪水进行模型验证。通过参数敏感性分析和有效率定,模拟的洪水过程与实测洪水过程吻合较好,其中模拟洪峰流量平均误差为6.81%,平均纳什效率系数为0.84。可见构建的HEC-HMS洪水预报模型对荥经河流域有很好的模拟效果,可为西南山区其他中小河流的洪水预报提供借鉴和参考。     

GPM卫星定量降水产品在南流江流域的适用性研究

在南流江流域定量评估三种GPM IMERG降水产品（FRCal、ER、FRUncal）的精度，并通过新安江模型模拟径流量，探讨IMERG卫星降水产品在南流江流域的水文适用性。结果表明，FRCal、ER、FRUncal与地面观测的平均月降水相关系数（CC）在0.80以上，尤其FRCal更是高达0.94，在日尺度上稍差，但FRCal的CC值亦高达0.71；在不同的时间尺度上，FRCal相对于ER、FRUncal更符合地面降水观测结果；将IMERG产品日降水数据驱动新安江模型模拟的径流与观测流量有一定偏差，与ER（0.46）、FRUncal（0.54）相比，FRCal的纳什指数NSCE（0.59）较大，具有更好的水文模拟性能，但FRCal略微低估了流域汛期的流量。IMERG产品在南流江流域对降水捕捉准确性较高，但在径流模拟方面还需改进。     

乌东德水电站监控系统负载均衡功能的设计与实现

针对实时数据规模增大导致水电站监控系统的实时性、稳定性下降的问题,分析了乌东德水电站监控系统负载均衡功能需求,利用水电监控应用信息数量相对较少且不追求资源高度均衡的特点,提出一种结构简单、易于维护的负载均衡体系架构,并对节点状态管理、任务管理、分配策略、无扰切换等关键技术进行分析。该设计实现了水电站监控系统实时数据与计算资源的统一管理与优化调度,有效提升了系统的运行效率和可靠性,适应于未来水电站监控业务的发展。     

基于Lattice Boltzmann方法的济南市城区暴雨洪水模型

为能够较好地模拟济南市遭遇强降雨时"南水北淹"的洪水运动特点,构建了一个既考虑淹没又考虑街巷洪水的城市雨洪模型,并在模型中的水动力学计算部分采用了Lattice Boltzmann方法。为判断模型精度,将模型的计算结果与该模型唯一控制站点小清河上黄台桥水文站的实测数据进行比较,并将重要道路上易受淹点的调查水深作为参考数据。结果表明,与实测数据和调查水深相比,该模型模拟结果较好,且由于在街巷洪水、河道汇流计算部分采用了Lattice Boltzmann方法,计算效率较传统的水动力学计算方法得到大幅提高。     

基于不同蒸散假设的区域水资源量计算

为研究蒸散互补和蒸散正比两种蒸散发理论对区域水资源评价结果的影响,以南四湖湖东泗河流域为例,验证了泗河流域蒸散互补关系的存在,将蒸发皿蒸发量引入平流—干旱模型,计算了基于蒸散互补假设的流域实际蒸散发,并将月水量平衡模型分别与基于蒸散互补和蒸散正比假设的流域实际蒸散发计算方法相耦合,建立了两种区域水资源量评价模型,对泗河流域水资源量进行了模拟。结果表明,两种评价模型所得结果相差明显,多年平均值差异高达26.3%,基于蒸散正比假设计算得到的区域水资源量可能偏大。