NAM模型对参数变化敏感性的灰色关联分析

利用灰色系统关联分析方法分析了NAM模型参数变化对模拟径流深、洪峰流量和峰现时间的影响。结果表明:浅层蓄水容量对NAM模型模拟径流深的影响最小;地表径流系数、壤中流出流时间、地表径流和壤中流汇流时间常数对NAM模型模拟洪峰流量的影响较大,地表蓄水层蓄水容量和浅层蓄水容量对NAM模型模拟洪峰流量的影响较小;地表径流系数对NAM模型模拟峰现时间的影响最大,壤中流出流时间对NAM模型模拟峰现时间的影响最小。     

NAM降雨径流模型的参数全局敏感性分析

NAM模型在国内外流域降雨径流模拟中得到广泛应用,参数敏感性分析是模型构建与应用的重要环节,其目的在于定性或定量评估模型参数对模拟结果的影响,确定参数重要程度,识别敏感参数,以提高模型参数率定的效率。以小清河黄台桥断面以上321 km²流域为例,利用拉丁超立方抽样方法对输入参数进行随机抽样,以此为基础,分别采用偏秩相关法和互信息法,对NAM模型中9个主要参数进行全局敏感性分析,并对两种方法的结果进行对比分析。结果表明,两种方法得到的参数敏感性次序具有一致性,可以相互验证;对洪峰流量影响最大的参数是地表径流临界值和汇流时间常数,对峰现时间影响最大的参数是汇流时间常数,对径流总量影响最大的参数是地表径流临界值。地下径流临界值、壤中流临界值、壤中流系数、地表蓄水层最大含水量和浅层蓄水层最大含水量为不敏感参数,在模型率定时可以根据经验取固定值以提高率定效率。     

新安江NAM和TOPMODEL模型在安阳河流域比较应用研究

海河流域作为我国的政治文化中心,流域内人口密度大,水循环过程受到强烈的人为干扰,导致流域的水文水资源特征改变。因此,为了探讨海河流域河流的产流机制,本研究以安阳河流域为例,分别采用新安江模型、NAM模型和TOPMODEL模型进行日径流过程模拟和次洪模拟计算,结果表明在海河流域三个模型模拟效果均良好。三种水文模型模拟的结果为:在日径流模拟方面,NAM模型与新安江和TOPMODEL模型相比,在率定期其确定性系数较其它模型相对较高,在验证期其率定系数也相对较高,且径流深相对误差较小;在次洪模拟方面,NAM模型与新安江和TOPMODEL模型相比,2场洪水的确定性系数有所提高;2场洪水的径流深相对误差都较小;2场洪水的洪峰相对误差较小,峰现时差有了明显的提高。因此,NAM模型在安阳河流域的应用效果最佳。     

单元坡面汇流过程研究

随着计算机和GIS技术的不断发展与应用,分布式水文模型,特别是流域分布式暴雨—径流模型,已成为研究的热点。但是,该模型模拟水文过程的峰现时间普遍存在滞后现象,如何提高分布式暴雨—径流模型模拟峰现时间精度是目前研究的难点。本文通过实验室模拟实验,得到了不同雨强落至不同坡度下垫面上的单元坡面汇流过程曲线,在霍顿汇流模型基础上,提出新的水面线方程,改进了霍顿汇流模型,从而为修正流域分布式暴雨—径流模型,进一步模拟水文过程并为比较准确预报峰现时间提供了实验基础和理论依据。     

那曲流域草地覆盖变化对降雨产流过程的影响

为了研究那曲流域草地覆盖变化对产汇流过程的影响,采用室内人工降雨模拟试验结合数据分析的方法,通过设置坡度和雨强等不同情景,研究草地覆盖度变化下地表径流和壤中流的变化规律。结果表明:随着草地覆盖度的增大,地表径流和壤中流开始产流的时间渐渐延长,草地覆盖度每增20%,地表径流和壤中流开始产流时间分别延长19.86%和13.36%;随着草地覆盖度增大,对应地表径流累积产流量减少,壤中流累积产流量增加,草地覆盖度每增加20%,地表径流累积产流量减少4.69%,壤中流累积量增加6.66%;雨强、坡度以及草地覆盖度都是影响径流开始时间和径流量的主要因素,但雨强对产流影响的贡献值最大,坡度次之、草地覆盖度最小。     

HEC-HMS模型在恭城河流域的应用研究

以恭城河流域为应用实例,介绍了HEC-HMS模型在恭城河流域的构建方法和过程。分别构建两种HEC-HMS水文模型方案对恭城河山洪过程进行模拟并对比两种方案的模拟精度,结果表明HEC-HMS水文模型可应用于恭城河流域山洪预报;并且以初损后损法为产流模块、Snyder单位线法为直接径流模块、退水曲线法为基流计算模块、马斯京根法为河道汇流计算模块的方案在径流深精度、洪峰流量精度、峰现时差和确定性系数上均略优于以SCS曲线法为产流计算模块、SCS单位线法为直接径流计算模块、退水曲线法为基流计算模块、马斯京根法为河道汇流计算模块的组合方案。     

中田舍流域的产汇流模型研究

利用地理信息系统技术对中田舍流域数字高程模型(DEM)进行提取,获得地貌单位线中所需的地貌参数及其他流域信息,建立该流域的地貌单位线汇流模型,并利用实测资料验证其精度。结果表明:中田舍流域2016年3场洪水的模型模拟确定性系数均达到了0.9以上,模拟的洪峰与径流深的数值也较为相近,峰现时间的误差均在1 h之内。     

HEC-HMS模型在城市化流域洪水模拟中的应用

流域城市化过程影响了城市洪水形成的产汇流条件,显著增大了流域洪水模拟预报难度。采用HECHMS水文模型,选取秦淮河流域城市化前1980~1988年间共8场降雨-径流过程、城市化后2007~2013年间共7场降雨-径流过程开展洪水模拟研究,率定城市化前后不同土地利用情景下的产汇流参数,并设计城市化影响洪水模拟方案,对比分析城市化影响下的流域水文响应。结果表明:HEC-HMS模型在秦淮河流域城市化前后均具有很好适用性,且单峰洪水过程模拟精度高;城市化后流域内其他用地向城市建设用地转移,流域内不透水面积增加明显,使得产流量增加,洪峰流量增大,峰现时间提前约2 h。     

双超模型在小流域洪水预报中的应用

在半干旱半湿润地区,其降雨径流的形成过程十分复杂,既有蓄满产流,又有超渗产流。为了适应这种复杂的降雨径流的形成机制,建立适用于超渗产生地表径流和超蓄产生壤中流的"双超"产汇流模型,并将其应用于山西省古县小流域洪水模拟预报。计算结果表明,该模型模拟预报的洪水过程与实测洪水过程基本吻合。     

HEC-HMS水文模型在辽宁省细河流域的应用研究

基于HEC-HMS模型及地理信息系统平台,对辽宁省细河流域分辨率为90 m×90 m的数字高程数据进行预处理和基本计算,提取研究区水网并划分子流域,收集流域范围内土地利用及土壤类型信息,生成水文模拟基本计算单元。构建两套洪水演算方案对洪水过程进行模拟,方案1采用初损后损法、Snyder单位线法、退水曲线法和马斯京根法;方案2选用SCS曲线法、SCS单位线法、退水曲线法、马斯京根法,并根据实测数据对两种方案结果进行对比验证,以期提高细河流域山洪预报工作准确度。结果显示:方案1模拟结果更适用于细河流域实际的山洪预报工作,洪峰流量和径流深合格率分别为91.67%、100%,确定性系数均值0.79;方案2洪峰流量误差为91.67%,径流深误差合格率为83.33%,峰现时差在两场洪水预测中出现较大偏差,平均确定性系数为0.75;方案1中超渗产流计算方法在细河流域更加适用,模拟误差相对较小;两种方案在短时间强降水洪水汇流计算结果上更加精准。该研究成果可为山区小流域洪水灾害非工程设施建设及产汇流模拟提供一定理论依据和方法支撑。     

HEC-HMS水文模型在流域洪水模拟中的应用——以山西石楼县义牒河流域为例

利用HEC-HMS水文模型及Arc GIS平台,对分辨率为30 m的DEM数据进行了预处理和数字流域的提取,并将义牒河流域划分为17个子流域,结合对应的土地利用及土壤类型数据,生成水文模型的基本计算单元,对该流域的降雨径流过程进行了模拟。由于研究区下垫面条件复杂,为了分析不同产汇流方法对洪水的影响,采用2种模拟方案。方案一产流计算选用初损稳渗法、径流计算选用运动波法、河道洪水演算选用马斯京根法;方案二产流计算选用SCS曲线法、径流计算选用SCS单位线法、河道洪水演算选用马斯京根法。结果显示:方案一洪峰合格率为88.9%,DC均值为0.773,洪峰出现时差为10 min;方案二的洪峰合格率为89.9%,DC均值为0.838,洪峰出现时差为8 min。从DC均值、洪峰数值、洪峰出现时差的角度说明该水文模型在义牒河流域的适用性较好。     

流域植被类型对洪水径流影响研究

流域中的植被类型对其水文响应过程有重要影响。现将分布式水文物理模型BTOPMC用于日本富士川流域,利用1993年9月的洪水资料,对不同种类植被的洪水径流过程进行了比较研究。计算结果表明,不同类型的植被对洪峰流量、洪峰时刻、涨水和退水速率都有一定的影响。     

基于SWAT模型的北江流域生态径流调节服务评估

为评估北江流域生态径流调节效果并分析径流调节量的时空变化,基于SWAT模型,考虑气象、水文、下垫面等因素,模拟北江流域水文过程,分别计算1980、2000、2015年的植被生态系统对径流的调节量及其经济价值。结果表明:2015年土地利用情况下,生态系统对北江流域的多年平均年调节径流深为-141.2 mm,调节比例为-12.2%,调节价值量为396.2亿元;丰水期的调节径流深为枯水期1.8倍,调节比例小于枯水期,而且丰水期的调节量主要集中在前汛期。流域上游的调节径流深比下游大,2000年与2015年北江流域调节径流深空间分布基本一致,但由于植被覆盖减少、建设用地扩张,北江流域径流调节量减少0.82亿m³,调节价值量降低5.85亿元。     

基于数值天气预报模式的流域中期径流预报

研究耦合天气预报模式的径流预报对提高预报预见期及流域防洪减灾具有重要意义。以金溪池潭水库流域为例,通过尺度转换和气象要素联结实现GEM和GFS两种数值天气模式与新安江模型的单向耦合,进行流域水文模拟以及中期径流预报。日径流过程和次洪过程模拟结果发现耦合数值天气预报模式的流域中期径流预报能够较好地预估一段时间内的径流总量,而对洪峰以及洪水过程预报能力稍有不足。预报误差来源有水文模型误差和降水预报误差两种,且降水预报的误差在水文模型中会有放大的效应,这增加了中期径流预报的不确定性。     

Application of hydrological models in a snowmelt region of Aksu River Basin

This study simulated and predicted the runoff of the Aksu River Basin, a typical river basin supplied by snowmelt in an arid mountain region, with a limited data set and few hydrological and meteorological stations. Two hydrological models, the snowmelt-runoff model （SRM） and the Danish NedbФr-AfstrФmnings rainfall-runoff model （NAM）, were used to simulate daily discharge processes in the Aksu River Basin. This study used the snow-covered area from MODIS remote sensing data as the SRM input. With the help of ArcGIS software, this study successfully derived the digital drainage network and elevation zones of the basin from digital elevation data. The simulation results showed that the SRM based on MODIS data was more accurate than NAM. This demonstrates that the application of remote sensing data to hydrological snowmelt models is a feasible and effective approach to runoff simulation and prediction in arid unguaged basins where snowmelt is a major runoff factor.     

降雨空间尺度对径流模拟的影响研究

通过分析不同分辨率的雷达降雨数据所产生的降雨空间分布的变化对径流模拟的影响发现:本文所用的基于DEM的蓄满产流分布式水文模型对降雨时间和空间的变化是比较敏感的;由于降雨空间分辨率的变化计算的径流总量、洪峰都有不同程度的变化,但是这种变化的大小又与降雨场的特征、流域面积的大小以及土壤含水量的变化有很大的关系:随着面平均降雨量(P BAS)的增减,洪量也随着增减,P BAS与洪量有很好的相关性;降雨CV值的增加导致洪峰和洪量都相应的增加;流域的面积越小洪峰和洪量对降雨空间变化就越敏感;在前期干旱的条件下降雨空间变化导致的洪峰和洪量的变化要比在湿润的条件下产生的洪峰和洪量的变化大。     

Hydrological Model of LID with Rainfall-Watershed-Bioretention System

Sustainable water management is crucial in the reduction of water pollution and floods. New techniques should be investigated in order to avoid present and future problems such as flood, drought, and water contamination. For this purpose, Low Impact Development-Best Management Practice (LID-BMP) has recently come into the stage in storm water management. Vegetative swales, green roofs, bioretentions, storm water wetlands, rain barrels, permeable asphalts and pavements are among LID-BMPs. Bioretention type of LID is implemented to diminish adverse effects of urbanization such as flood by reducing peak flows on surface and thus managing storm water runoff. The aim of this study is to investigate the hydrological performance of bioretentions by developing a hydrological model based on the data obtained using experimental setup called Rainfall-Watershed-Bioretention (RWB). The hydrological model of RWB (HM-RWB) consists of two main components: (i) rainfall-runoff model in which kinematic wave theory is used for simulation of surface runoff generated over the drainage area that reaches the bioretention as inflow; (ii) runoff-bioretention flow model in which Green-Ampt method under unsteady rainfall is employed and further improved by incorporating the effect of ponding depth on bioretention for the simulation of outflow at the exit of the bioretention. It is observed that the results of the hydrological model developed herein are in good agreement with the measured data obtained in the RWB experimental setup.     

洪水预报系统在左江洪水预报中的应用研究

分析了左江流域的水文气象条件和崇左水文站的洪水特征及成因。介绍了利用＂洪水预报系统＂的应用平台建立左江崇左水文站产汇流预报模型,并进行模型参数率定,该方案在精度评定及实际应用中取得较满意的效果,可用于发布过程及洪峰预报,为崇左市及下游的防汛抢险提供决策依据。     

参数变化对HEC-HMS模型流域洪水模拟结果的影响

为分析圩院式防洪模式对流域防洪的影响,以秦淮河流域为研究区,构建HEC-HMS水文模拟模型,分析不透水率、允许水深、排涝模数的变化对流域洪峰和洪量模拟结果的影响。研究结果表明:随着流域不透水率从20%增大至70%时,圩垸式防洪模式下流域洪量和洪峰均呈现增大趋势;当圩垸允许水深增大时,圩垸式防洪模式下流域洪量呈递减趋势,而流域洪峰呈递增趋势;随着排涝模数的降低,流域的洪峰和洪量呈递减趋势。研究成果对秦淮河流域及相似流域的HEC-HMS模型洪水模拟及参数设置具有借鉴和指导意义。