汉江流域半分布式两参数月水量平衡模型

为了评价气候变化对丹江口水库水资源的影响,在两参数月水量平衡模型的基础上,建立了汉江流域半分布式两参数月水量平衡模型.模型应用GIS技术分析流域土壤类型、土地利用、植被类型、流域划分、河流水系和测站位置共六大类地理特征,并建立模型参数与地理信息的相关和经验关系,进而对流域模型参数进行网格化.实例研究结果表明,两参数月水量平衡模型具有较高的模拟精度,其中半分布式模型模拟结果又优于集总式模型.     

加里宁－米留柯夫型流域地貌汇流模型

本文根据概念性流域地貌汇流模型的一般理论，建立了加里宁－米留柯夫型流域地貌汇流模型、推导了三级、四级和五级流域的瞬时单位线，并分析了模型参数对瞬时单位线的影响．用内罚函数法估计模型参数．通过实例检验，模型拟合精度较高．     

加里宁—米留柯夫型流域地貌汇流模型

本文根据概念性流域地貌汇流模型的一般理论，建立了加里宁－米留柯夫型流域地貌汇流模型、推导了三级、四级和五级流域的瞬时单位线，并分析了模型参数对瞬时单位线的影响，用内罚函数法估计模型参数，通过实例检验，模型似合精度较高。     

基于下垫面特征计算张力水蓄水容量的方法

在概念性分布式水文模型中,张力水蓄水容量空间分布的确定比较困难,而对于传统的新安江模型,流域平均张力水蓄水容量作为模型参数之一起到了重要作用。基于GIS平台,从模型参数的物理意义出发,探讨基于下垫面特征的张力水蓄水容量推求方法,通过选取资料齐全的多个小流域利用人工调参的方法率定出新安江模型张力水蓄水容量参数并与推求值进行比较,结果表明基于地形指数及土地利用/覆被类型推求张力水蓄水容量的方法是基本可行的。     

利用地理信息系统进行流域径流量计算的方法研究

流域径流模拟通常要涉及流域地形、土壤类型、土地利用等地理参数,对于小流域可以假定其地理参数变化不大,全流域采用均一参数,而对于大流域采用均一参数则不能准确反映流域的地理特性。本文以渭河流域陕西片为计算实例,应用地理信息系统(G IS)分析流域地理参数,计算流域径流量。     

大凌河流域分布式水文模型的构建与运用研究

文中以大凌河大城子水文站以上流域作为研究流域,运用分布式水文模型SWAT模型,基于研究区遥感数据,并结合地理信息软件解译流域下垫面地理信息,获取SWAT模型的地理数据输入,选用大城子水文站2001-2010年日流量资料对模型进行了参数的率定和校验,并实现了研究流域径流深空间分布,基于构建的分布式水文模型,通过设定3种土地利用模式情景,定量分析不同土地利用模式情景对流域径流深的影响。研究结果表明:遥感数据可作为分布式水文模型SWAT模型的地理参数的输入,模型模拟精度可达到规范要求。     

淮河上游土地利用变化对流域产水能力的影响研究

土地利用变化对流域产水能力的影响是变化环境下水循环演变研究的重要内容。文章选取淮河上游息县流域为研究对象,采用改进的分布式新安江模型从径流模数角度分析土地利用变化对不同典型年不同时间尺度的产水能力空间分布的影响。结果表明:在相同降雨条件下,主要土地利用类型的径流模数大小为旱地水田林地;土地利用变化使得流域绝大部分发生径流模数变化的区域均呈现产水能力增大的趋势,且流域产水能力年内变幅增大。论文研究成果对水土地资源的可持续利用具有一定的参考价值。     

秦淮河流域数字水文模型及其应用

利用遥感、地理信息系统等多种数字技术，获取流域空间分布的下垫面信息和中间状态信息，刻画了流域内的水文过程，建立了秦淮河流域基于 PCRaster软件的数字水文模型。利用所建立的数字水文模型，对定义的土地利用变化情景进行了模拟。模拟结果表明，模型可以定性和定量地反映各种土地利用变化对水资源系统尤其是对水量平衡和防洪情势的影响程度。     

尼尔基水库控制流域伽玛分布地貌瞬时单位线推导

本文采用线性特征河长的概念,结合流域地貌特征,根据概念性流域地貌汇流模型的一般理论,以概念性元素"特征河长河段"模拟各级河道的汇流作用,建立了基于线性特征河长河段的伽玛分布地貌瞬时单位线模型。推导出了尼尔基水库控制的四级流域瞬时单位线的表达式,讨论了参数的约束条件和参数的推求方法,并分析了模型参数对瞬时单位线的影响。     

伽玛分布地貌瞬时单位线

本文以概念性元素“特征河长河段”的响应函数作为水质点传播时间的概率密度函数，建立了具有水动力学基础和伽玛分布地貌瞬时单位线模型，推导出了三级，四级和五级流域的地貌瞬时单位线，并对其性质作了分析，详细讨论了参数的约束条件和求解参数的方法，实例检验表明，模型结构合理，内罚函数法求解比较有效，模型拟合精度较高。     

泾河流域土地利用/覆被变化对径流情势的影响

通过建立泾河流域SWAT分布式水文模型,重点模拟分析了河流径流情势对土地利用/覆被变化的响应,对比了不同气候条件及人类活动综合影响下研究区水文过程的变化。结果表明:1996年以前土地利用/覆被变化是影响水文过程的主要人类活动影响源,径流量年际变化平稳,属有小幅增加的正偏;年内影响以枯水季节为主,年内分配更趋均匀,径流集中度降低,集中期略有滞后,且趋于平稳;土地利用/覆被变化导致流域蒸散发量、冠层和落叶层截留量减小,入渗量增加,河川基流量和地表径流量相应增大,并在时域上耦合形成了水文过程的新变化;1996年以后,气候条件驱动下泾河年径流量呈现明显的增大趋势,人类活动亦从以土地利用/覆被变化为主转变为以人类水事活动为主的综合影响模式,且人类水事活动超过气候变化和土地利用/覆被变化成为影响水文过程变化的主因。     

土地利用变化下的水文响应及其可检测性分析

以涪江桥流域为研究区域,采用SWAT模型模拟流域水文过程,将相同水文气象条件下1985和1995年2个时期土地利用情景的SWAT模型模拟结果与土地利用空间转化图相结合,分析土地利用变化引起的水文要素变化及其可检测性问题。结果表明:1985—1995年间涪江桥流域发生较为剧烈的土地利用变化,但并未检测到足够显著的水文要素变化;不同土地利用类型水文效应的相似性、不同土地利用类型水文效应差异性以及统计中和效应和统计均化效应是导致土地利用变化引起的水文要素变化难以检测的主要原因。在此基础上,提出了水文动态响应度指标,来消除统计中和效应。该指标可以在一定程度上帮助研究者了解研究区特定水文要素变化的相对剧烈程度。研究结果可为土地利用总体规划和流域水资源保护与合理配置提供参考。     

郑州市贾鲁河流域水循环模拟

以郑州市贾鲁河流域为研究区,在地理信息系统技术支持下,使用DEM、土地利用、土壤、气象、人工取用水数据、农业管理措施等资料构建了基于分布式水文模型SWAT的流域水循环模拟模型,应用改进的SWAT模型进行了流域水循环模拟,并利用实测数据对模型进行了参数率定和模型验证,采用相对误差、NASH效率系数、相关系数作为模型适应性评价指标,结果表明模型在研究区有较好的适应性。可以为流域水循环演变规律的系统揭示和区域水资源的综合调控提供了技术支撑。     

A Genetic Programming Approach to System Identification of Rainfall-Runoff Models

Advancements in data acquisition, storage and retrieval are progressing at an extraordinary rate, whereas the same in the field of knowledge extraction from data is yet to be accomplished. The challenges associated with hydrological datasets, including complexity, non-linearity and multicollinearity, motivate the use of machine learning to build hydrological models. Increasing global climate change and urbanization call for better understanding of altered rainfall-runoff processes. There is a requirement that models are intelligible estimates of underlying physics, coupling explanatory and predictive components, maintaining parsimony and accuracy. Genetic Programming, an evolutionary computation technique has been used for short-term prediction and forecast in the field of hydrology. Advancing data science in hydrology can be achieved by tapping the full potential of GP in defining an evolutionary flexible modelling framework that balances prior information, simulation accuracy and strategy for future uncertainty. As a preliminary step, GP is used in conjunction with a conceptual rainfall-runoff model to solve model configuration problem. Two datasets belonging to a tropical catchment of Singapore and a temperate catchment of South Island, New Zealand with contrasting characteristics are analyzed in this study. The results indicate that proposed approach successfully combines the merits of evolutionary algorithm and conceptual knowledge in the generation of optimal model structure and associated parameters to capture runoff dynamics of catchments.     

土地覆被和气候变化的水文响应研究

采用分布式水文模型SWAT研究北京地区过去10a间径流量剧减的主要原因.采用等高线→TIN→DEM的方法获取研究区分辨率较高的DEM图,基于DEM图提取流域边界、河网、子流域及相关属性,根据土壤类型与土地覆被类型的组合划分水文响应单元,实现下垫面的空间离散;采用校准和验证后率定的参数研究了10a来气候变化和土地覆被变化对径流量的影响.研究表明:10a间土地覆被变化的主要趋势是旱地城市化.过去10a间,由于土地覆被变化导致北运河年均径流量增加了10%～20%,而气候变化导致年均径流量减少了约2/3.     

潘家口水库流域土地利用变化的水文响应分析

以潘家口水库流域为研究区域,采用SWAT分布式水文模型定量评估土地利用变化对流域径流过程的影响。相对于1980年土地利用情景,2006年土地利用变化主要表现为耕地减少,林地和草地面积增大,而水域和城镇用地变化相对较小。利用3个水文站1986年1月至1999年12月的月径流实测数据进行模型的校准和验证。在不同土地利用情景下,对流域的天然径流过程进行模拟分析,模拟结果显示,与1980年土地利用情景相比,2006年土地利用情景下的多年平均径流减少11%;对于不同典型水文年份而言,土地利用变化对枯水年的影响最大,对丰水年和平水年的影响相当;土地利用变化对年径流的影响主要表现为汛期径流减少。潘家口水库流域水资源涵养能力有所增加。模拟研究土地利用变化对潘家口水库流域径流的影响对合理规划土地利用和流域水资源的综合管理具有现实意义。     

An Empirical Water Budget Model As a Tool to Identify the Impact of Land-use Change in Stream Flow in Southeastern Australia

In western Victoria, Australia the water table and lake level in the Glenelg-Hopkins catchment have been declining for the last 15 years, and this is attributed to either the low rainfall over this time and/or a substantial change in land use. Stream flow modelling was carried out using monthly empirical water balance model (modified tanh function together with double mass curve analysis), on 37 stream gauges to assess whether the impact of land use change could be detected by a change in the magnitude of the resulting runoff. The empirical hydrological model was able to distinguish impact of land use change on stream flow from the climatic variables. There were substantial decreases in stream flow in the 1970s–1980s, probably related to increasing livestock densities in the region. Furthermore, the methodology can be a powerful tool to monitor and evaluate the possible impacts of future land use changes. It can be concluded that the use of such empirical hydrological modelling greatly improves the ability to analyse the impact of land use on catchment runoff. The model is a practical tool that can be readily used for identifying and quantifying the effect of landuse changes on catchment for water resource decision-making, which could be hardly possible using the time consuming, data hungry and expensive physical process models available.     

淮河上游流域土地利用变化对次暴雨产沙影响研究

土地利用变化既改变水文循环过程也改变产沙过程。本文以淮河上游大坡岭以上流域为研究区,基于1990s和2000s的土地利用资料和两个年代各10场暴雨对应的水文与气象资料,以0.5 h为时间步长,应用改进的水沙模型模拟流域暴雨产沙,分析土地利用变化对次暴雨-泥沙负荷关系的影响;基于两个年代获得的模型参数,模拟1990s十场暴雨的产沙过程,分析相同暴雨条件下土地利用模式变化对产沙的影响。结果表明:模拟结果满足精度要求;土地利用变化改变了降雨-泥沙负荷关系,1990s到2000s的土地利用变化减轻了流域水土流失,导致次暴雨产沙量、沙峰及侵蚀模数均减少。研究成果可为淮河流域水土治理提供科学依据,丰富并创新湿润半湿润地区水土流失模拟理论与方法。     

Hydrological Simulation by SWAT Model with Fixed and Varied Parameterization Approaches Under Land Use Change

Land use and land cover (LULC) change within a watershed is recognized as an important factor affecting hydrological processes and water resources. Modeling the hydrological effects of land-use change is important not only for after-the-fact analyses, but also for understanding and predicting the potential hydrological consequences of existing land-use practices. The main aim of the study is to understand and quantify the hydrological processes in a rapid urbanization region. The SWAT model and the Qinhuai River basin, one of the most rapidly urbanizing regions in China were selected to perform the study. In the study, a varied parameterization strategy was developed by establishing regression equations with selected SWAT parameters as dependent variables and catchment impermeable area as independent variable. The performance of the newly developed varied parameterization approach was compared with the conventional fixed parameterization approach in simulating the hydrological processes under LULC changes. The results showed that the model simulation with varied parameterization approach has a large improvement over the conventional fixed parameterization approach in terms of both long-term water balance and flood events simulations. The proposed modeling approach could provide an essential reference for the study of assessing the impact of LULC changes on hydrology in other regions.     

基于SWAT模型的诺敏河流域径流对土地利用/覆被变化的响应模拟研究

土地利用/覆被变化直接反映了人类活动的影响程度,对于流域水文循环过程影响显著。本文以诺敏河流域为研究区,基于1976和2000年两期土地利用数据,结合SWAT模型定量评价了径流对土地利用/覆被变化的响应。研究结果表明:SWAT模型可以较好地模拟诺敏河流域的月径流变化过程,在研究区具有一定的适用性;相对于1976年的土地利用条件,2000年土地利用变化主要表现为林地和草地面积减小,耕地面积增加。1976-2000年间诺敏河流域土地利用变化导致年均地表径流增加了17.78%,且空间差异显著,尤其是下游的莫力达瓦达斡尔族自治旗和阿荣旗等地地表径流增加趋势更为明显,增加幅度超过20 mm。模拟研究对于诺敏河流域合理规划土地利用格局具有重要意义。