基于数字平台的黄河多沙粗沙区分布式水文模型研究——以黄河岔巴沟流域为例

本文以黄河无定河水系岔巴沟流域为例，针对其气候、植被以及下垫面条件等时空变化特征，在全流域1：1万DEM基础上，建立了具有物理基础的分布式流域水文模型，模型由网格单元的超渗产流模型和汇流模型组成，提出了考虑流域水保措施的流域汇流计算。使用该模型对1970～1989年大中场次洪水进行模拟计算，结果表明：计算值与实测值基本吻合。     

岔巴沟流域数字水文模型研制与应用

结合无定河水系的岔巴沟流域的气候、植被以及下垫面条件等,重点探讨了流域产汇流模拟问题。在流域产流机制方面,采用的是超渗产流模式,在每一网格单元上建立数字产流模型;在流域汇流方面,由DEM(数字高程模型)所提取的水流路径和水流路径坡度等信息确定汇流参数,采用等流时线法考虑汇流的滞后效应,应用线性水库法考虑汇流的坦化过程;最后,将数字产流模型和数字汇流模型有机结合,建立了数字水文模型,使用该数字水文模型对岔巴沟流域进行了径流模拟,取得了较为满意的结果。     

基于NDVI的多沙粗沙区植被覆盖度研究

以黄河中游多沙粗沙区皇甫川、孤山川、窟野河、秃尾河和佳芦河5条重点支流为研究对象,以1998年、2009年2期同一时相的TM影像为数据源,以归一化植被指数(NDVI)和植被覆盖度遥感定量模型为基础,提取2期植被覆盖等级,定量分析了该地区植被覆盖度的变化情况。结果表明:通过近10 a来的综合治理,2009年5条流域整体植被覆盖度提高,除皇甫川外,其他4条支流的中下游地区植被覆盖度明显提高。从植被覆盖的等级变化来说,1998年主要的植被覆盖度为0～10%和10%～30%这2个等级,2009年主要集中在10%～30%和30%～50%这2个等级,植被覆盖状况已向良好转变。     

黄河河源区分布式水文模拟研究

将SWAT模型应用在黄河河源区白河流域,将白河流域划分为42个子流域和89个水文响应单元,并采用唐克站逐月实测径流资料进行了径流模拟及验证。从模拟结果的精度看,SWAT模型能够满足高山寒冷和资料缺乏地区的水文过程模拟的要求,同时也为研究黄河河源区的水文过程提供了新的手段。     

黄河中游多沙粗沙区亚区划分

黄河中游多沙粗沙区内部侵蚀环境存在着区域差异，为使治理方略的制定做到有的放矢，必须划分亚区。在阐明亚区划分的目的及原则后，首先按地面组成物质将多沙粗沙区划分为３个一级亚区：以易侵蚀岩为主的侵蚀亚区，沙盖黄土侵蚀亚区和黄土侵蚀亚Ａ我，再按土侵蚀强度进行二级亚区划分，共分出１４个二级亚区。     

黄河多沙粗沙区分布式土壤流失模型支持系统

利用3S技术,以黄河多沙粗沙区小流域分布式土壤流失数学模型为服务对象,建立模型支持系统。所建支持系统具有数据管理灵活高效、系统适用面广、易于扩充,以及可以实现各类数据实时生成的优点;达到了流域地形和水沙演进数据的自动提取;提出了虚拟现实环境参照下分类模板定义的方法,提高了遥感影像的分类精度,有效地解决了辨别"同物异谱、异物同谱"现象的问题;实现了GIS功能与专业模型的紧密耦合,两者之间的信息可以进行双向交换和修改。     

黄河中游多沙粗沙区水土流失治理面临的关键问题与发展对策

黄河中游多沙粗沙区是黄土高原乃至全国水土流失最为严重、生态环境最为脆弱的地区之一。根据黄河流域生态保护和高质量发展国家战略对水土保持的新需求,在总结黄河多沙粗沙区土壤侵蚀状况、水土流失治理现状与成效基础上,分析了目前水土流失治理面临的关键问题,提出了构建区域水土流失防治新格局、建立多沙粗沙区水土保持空间管控制度、加强水土保持重大基础科技问题及关键技术研究、创新生态治理与乡村振兴融合发展模式、加快推动水土保持体制机制创新等对策建议。     

多沙粗沙区梯田对径流影响的初步分析

在分析梯田入渗规律及其对径流影响机理的基础上,分析了坡改梯对径流的影响,确定了黄土高原多沙粗沙区北、中、西南部的单位面积梯田对径流的影响量。结果表明:梯田对径流影响的最大值出现在北部,特别是较高质量梯田(1、2级)在丰水年份,值最大;中部是影响值最小的地区,这一特点除与该区地形地貌有关外,还与该地区降水量和降水强度较大、产生洪水过程多等因素有关;西南部的影响值处于中部和北部之间,主要是该区特定的地形地貌和降水量偏大,且年内分配相对不甚集中和高强度暴雨相对偏少等因素综合作用的结果。     

黄河中游多沙粗沙区综合治理开发方略研究

通过对黄河中游多沙粗沙区环境的分析与评价，研究了该区综合治理开发的总方略，即：坚持资源开发与环境治理有机结合的原则，抓住国家在该区的总体发 战略的大好机遇，采取“适度倾斜，总体协调，政策保护，稳步发展”的方针。同时，要消除异议，统一认识，因地制宜地抓好“六项”基本措施，突出“三为主”，实行“三优一促”的区域经济开发战略。     

多沙粗沙区治理对黄河下游水资源影响研究

通过产测资料分析了黄河河口镇至龙门区间与黄河下游的水沙关系，并在此基础上计算分析了河龙区间的不同治理程度对下游水资源开发利用的影响。结果表明：多沙粗沙区的治理可明显增加下游可供河道外利用水量，减轻下游河道淤积。     

黄河中游分布式水沙耦合模型研究

针对黄河中游多沙粗沙区的产流产沙特点,在建立逐网格汇流的水文模型的基础上,构建了逐网格汇沙的土壤侵蚀模型,通过水文模型和土壤侵蚀模型有机耦合,实现了泥沙的产生和汇集的分布式计算。由于模型采用逐网格汇流汇沙的方式进行模拟,使得考虑上方来水来沙对产输沙的影响成为可能。根据研究区的特点,模型在土壤侵蚀过程的模拟中,对重力侵蚀的模拟进行了尝试。经黄河中游小理河流域实测资料验证,模型具有一定的计算精度。     

黄河数字流域模型

黄河数字流域模型是“数字黄河”的重要组成部分,可以理解为“数字流域 流域水沙、水质模型”。文中在数字流域模型框架下,以坡面为基本单元,建立具有多层结构的产流模型;在坡面产流的基础上,建立坡面产沙数学模型。进而以流域分级理论为依据,将坡面、小流域、区域、全流域四个层次的模型整合成一个完整的流域整体模型。文中提出了不同层次模型之间的联系途径和整合方法,探讨了模型框架、参数提取、模型计算原理方面的技术问题。应用建立的模型,给出了四个计算实例:黄河全流域水量计算、小花间汛期洪水模拟、多沙粗沙区产沙计算和岔巴沟淤地坝规划。实践表明:建立的模型基本具备了在黄河全流域进行降雨—径流模拟、侵蚀产沙计算和进行淤地坝规划的功能,辅以降雨预报模块则可进行洪水预报。     

淮河干流分布式水文水动力耦合模型研究

综合传统水文模拟方法及水动力学模拟方法,建立淮河干流的水文水动力数值模型,依据其水流的水动力学要素特点,将淮河流域的不同区域进行分类,并建立了实际流域基本对象与数值模型要素之间的映射关系。在分布式架构下,以节点水位为基本变量,对全流域水流进行耦合隐式求解。利用数字流域系统构建了淮河干流淮滨至老子山段的洪水演进的数学模型并对模型进行了参数率定及验证分析。结果表明,该模型稳定、可靠,能应用于今后淮河流域的洪水预报、水资源调度、工程管理等工作。     

黄河流域近百年产沙情势变化

基于实测降雨、水文、坝库拦沙、灌溉引沙和河道冲淤等数据,分析了1919-2016年黄河潼关以上流域实际产沙量、产沙强度和不同时期下垫面在多年平均降雨情况下的产沙能力变化。结果表明,20世纪30年代以后,流域产沙能力逐渐增大,至50~70年代达到顶峰;80~90年代以后,流域产沙逐渐减少,其中2010-2016年流域产沙强度只有1919-1939年的23%。1919-2016年流域年均产沙量为13.7亿t。在多年平均降雨和1919-1953年下垫面情况下,潼关年均来沙量应约为14.6亿t;至1956-1975年,该值达到16.6亿t。     

黄河上中游流域泥沙优化配置研究

针对流域水土流失的灾害性、泥沙利用现状及泥沙优化配置的必要性,基于大系统分解-协调思想的流域泥沙优化配置原理与流域各子系统的泥沙多目标优化配置方法,构建了流域泥沙优化配置理论框架。进而建立了黄河上中游流域泥沙优化配置数学模型,该模型包括相互联系的各子系统、各分区和大系统三级泥沙优化配置数学模型,开展了不同水沙条件的黄河上中游流域泥沙优化配置方案计算,对计算结果进行了评价并提出了建议方案,为黄河上中游流域泥沙的科学治理提供了参考依据。     

分布式水文模型EasyDHM在西江 流域的应用

从模型建立和参数率定等方面分析了分布式水文模型在西江流域的应用情况,通过模型验证发现,该模型可以很好的应用于流域水情形势分析,从而为珠江流域统一调度提供参考。     

岷江镇江关流域分布式水文及泥沙侵蚀模型研究

基于空间地理信息系统的流域分布式水文泥沙模型为研究流域产流产沙及在河道中的汇流、输移过程提供了,科学有效的手段.针对岷江上游镇江关流域土壤易受降雨侵蚀的问题,采用水沙耦合的流域分布式水文综合模型,对该流域1990年后典型年的径流及泥沙侵蚀输移过程进了数值模拟,并结合镇江关水文站的实测资料对模型进行了验证,计算成果令人满意.分析表明,近年来岷江上游地区的年径流和输沙量均呈现出下降的趋势,且后者下降速率更快,说明泥沙侵蚀输移与径流相比对流域环境变化的反应更为敏感,今后水土保持工作应注重坡面治理.     

黄河上中游流域泥沙优化配置研究

针对流域水土流失的灾害性、泥沙利用现状及泥沙优化配置的必要性，基于大系统分解-协调思想的流域泥沙优化配置原理与流域各子系统的泥沙多目标优化配置方法，构建了流域泥沙优化配置理论框架。进而建立了黄河上中游流域泥沙优化配置数学模型，该模型包括相互联系的各子系统、各分区和大系统三级泥沙优化配置数学模型，开展了不同水沙条件下黄河上中游流域泥沙优化配置方案计算，对计算结果进行了评价并提出了建议方案，为黄河上中游流域泥沙的科学治理提供了参考依据。     

黄河下游淤积物中粗泥沙含量的分析

通过实测输沙资料和淤积物取样分析发现．黄河下游的河道淤积物中粒径≥0．05mm的泥沙含量多年平均值(1950-1995年)大约为40％，粒径≥0．025ram的混沙含量多年平均值(1950——1995年)约为70％。从各年代不同粒径泥沙的百分含量来看．粒径≥O.05mm的混沙百分含量有逐渐减小的趋势，50年代为42．1％．到80年代减少为37．2％．1990-1995年也只有35，4％．而粒径≥O．025mm的泥沙百分含量变化不大．基车维持在67％左右。同时．分析结果还表明淤积物中粒径≥0．025mm的泥沙占多数。