分布式水文模型EasyDHM在玛纳斯河流域径流模拟中的应用

玛纳斯河流域作为新疆干旱区典型的内陆河流域,其年径流量主要来源于高山区融雪径流。掌握该流域的径流变化规律,对探讨该地区气候、水文及水资源、生态环境之间的联系以及预测未来山区径流的变化规律具有重要意义。以玛纳斯河流域作为研究对象,基于分布式水文模型EasyDHM(Easy Distributed Hydrological Model),利用DEM、实测河网、土壤、土地利用及水文气象数据构建玛纳斯河流域分布式水文模型研究该流域径流过程。通过模型参数率定及验证发现,该模型精度较高,验证期内各站点纳什效率系数均在0.75以上,说明EasyDHM分布式水文模型的泛化能力较好,可应用于该流域的水雨情势分析,为预防和减轻春季融雪型洪水灾害提供了理论依据。     

水文模型在鳌江流域径流模拟中的应用

文章简要介绍了分布式水文模型的基本原理.以分辨率为90m×90m的STRM DEM为基础,计算得鳌江埭头流域的地形指数.应用该模型做径流模拟,与新安江模型做对比分析,提出了几点实际应用中的问题.     

EasyDHM模型在诺敏河流域的应用

文章介绍了分布式水文模型EasyDEM的原理及构建流程,以诺敏河流域为研究对象,应用EasyDHM模型进行流域水文模拟,结果表明,EasyDHM模型在诺敏河流域具有较好的适应性。     

VIC模型在白莲河流域的应用研究

以1995—1999年汛期为模型参数的率定期,2002—2004年汛期为模型参数的检验期,对VIC模型在白莲河流域的应用情况进行了分析。结果表明:模拟效果符合白莲河流域的实际情况,但对于部分较大洪峰和复式洪峰,受资料缺乏的影响,结果并不是十分理想。     

基于GIS的无定河流域分布式水资源模拟

分布式水文模型是水文界研究的焦点问题之一。主要介绍了水资源模块与分布式水文模型的结合,重点讨论人类活动对流域或区域水资源的空间分布与演变的影响。选择黄河典型支流无定河流域,采用分布式模型建立产流模式,进行日径流的模拟,取得了较好的结果。结果表明,分布式水文模型不仅能提供各个空间网格上水资源量的分布,而且还能得到水资源量的演变规律。     

SIMHYD模型在清涧河流域的应用

介绍了SIMHYD降水径流模型的结构及计算原理,利用该模型模拟了黄河中游清涧河流域的月流量过程,结果表明：①SIMHYD模型可以较好地模拟清涧河流域的月流量过程,但对日流量过程的模拟效果相对较差,因此该模型可以在宏观尺度上分析评价该流域水文的变化;②该模型不仅具有结构简单、参数较少的特点,而且考虑了超渗与蓄满两种产流机制,对输入资料要求低,一般流域资料都可以满足其输入需要,因此,模型具有适用范围大、易于推广应用的优点;③模型没有考虑人类活动对水文的可能影响,因此使用模型之前必须做资料的一致性分析,否则很难得到较好的模拟效果。     

粒子群算法在新安江模型参数率定中的应用

选用1997年中国水文预报竞赛中降雨、蒸发、径流数据,重点研究在应用粒子群优化算法(PSO)率定新安江模型参数时,PSO算法中惯性权重、加速度常数和种群规模3个参数对算法性能的影响,并优选出适合于该问题的最优PSO参数区间。在此基础上率定出与研究流域匹配的新安江模型参数,定量评价了降雨径流模拟效果的优劣。另外,对PSO算法的效率和稳定性进行了简要分析。研究结果表明,PSO算法率定新安江模型参数的收敛效率较传统方法明显提高,稳定性普遍较好。     

SWAT模型在白莲河流域径流模拟中的应用研究

结合GIS与RS技术的分布式水文模型已成为当今水文界研究的重点。从气象与水文水资源学科交叉的角度对SWAT分布式水文模型进行研究,并将其应用于白莲河流域,以此探讨该模型在中小流域的适用性。模拟结果表明,SWAT模型能够较好地模拟白莲河流域日径流过程,具有一定适用性。     

分布式水文模型在大通河流域的应用研究

通过构建基于混合产流的分布式水文模型,将大通河流域内气象、水文站点观测数据与遥感数据结合起来,研究了大气、陆面、地表水和地下水的相互作用机理,确定了模型参数,并对大通河享堂水文站日均流量过程进行了模拟。结果表明:该模型能在水文、气象站点稀少,土壤及水文地质数据缺乏的条件下较好地模拟大尺度资料稀缺地区的水文过程,能较合理地揭示研究区的产汇流规律;模拟流量与实测流量高度相关,平均相对误差为-1.99%、确定性系数为0.75,模拟结果合理、可靠。     

分布式水文模型EasyDHM在海河阜平流域的应用

目前很多分布式水文模型还主要应用在科研领域,缺乏在实际的水管理业务中的应用。分布式水文模型EasyDHM的开发则以实用为目的,着重关注模拟效果及建模效率。模型具有友好的操作界面,适用于各种时空尺度的流域水文模拟,并且模型易于扩展,可进行水资源评价。以海河流域阜平水文站以上流域为研究对象,应用EasyDHM模型进行流域水文模拟,通过对模型参数进行敏感性分析及率定,使阜平流域率定期及验证期Nash效率系数达到0．96。分析表明,EasyDHM模型在阜平流域具有很好的适用性。     

Topmodel在故县水库入库流量预报中的应用

Topmodel模型是以地形为基础的半分布式流域水文模型,被广泛应用于流域水文模拟中,并认为是一个相当成功的流域水文模型.本文介绍了该模型已有的应用成果和基本原理,并以故县水库入库(卢氏站)流量预报为例,探讨模型在较大流域的应用.计算结果表明:模型在故县水库入库流域具有较强的适用性,可以用于该水库汛期的入库流量预报,为水库的安全运行和优化调度提供技术支持.     

1960- 2012 年湄公河干流径流时空演变

根据湄公河干流清盛、琅勃拉邦、穆达汉、上丁 4 个代表性水文站 1960 - 2012 年的实测日径流资料, 采用 M ann2kendall 趋势检验法、Pettitt 突变检验法和不均匀系数 CV , 分析了年径流、汛期和枯期径流、月径流和极值径 流等水文要素的演变特征。结果表明, 清盛、琅勃拉邦、上丁三站年径流呈下降趋势, 穆达汉站年径流为上升趋势, 其中穆达汉站年径流在 1994 年发生显著突变; 各站汛、枯期径流比值均呈下降趋势, 汛、枯期径流分配差异趋于减 小; 各站年内分配不均匀系数 CV 均为下降趋势, 其中清盛站和上丁站下降趋势达显著水平, 各站径流年内分配过 程趋于均匀; 清盛、穆达汉、上丁三站流量波动区间逐渐减小, 琅勃拉邦站流量波动区间逐渐增大。整体上, 湄公河 流域产水能力的空间差异较大, 50 多年来不同河段的径流变化趋势呈现增减相间的格局。     

一种基于下垫面变化的产汇流模型及其应用

为土地利用变化较大的流域构建产汇流模型时,下垫面的变化是一个极其重要的因素。利用中国科学院土地资源分类系统将流域分为不同的下垫面类型,在每一种下垫面上分别考虑蒸发和下渗要素的影响,运用超渗-蓄满耦合产流模式进行产流计算,并采用单位线汇流和线性水库模型演算至流域出口断面,从而构建了基于下垫面变化的产汇流模型。在模型率定和验证时,对大清河水系紫荆关流域的洪水序列作频率分析,以不同重现期的洪水序列分别对模型进行率定和验证。从模拟结果来看,模型结构基本反映了流域产汇流的各个环节,模拟结果能够满足研究精度要求。     

改进粒子群优化算法在水文模型参数优化中的应用研究

引入改进的粒子群优化算法,对垂向混合产流模型计算参数进行优化,并对比参数优化前后水文模拟精度。研究结果表明：改进的粒子群优化算法模型可较快完成参数优化,相比于参数优化前,垂向混合产流模型年尺度模拟相对误差减少6.15%,模拟的过程确定性系数平均提高0.11;在次洪模拟中,模拟相对误差平均减少3.03%,模拟的洪水过程确定性系数平均提高0.19,水文模拟精度得到较大程度提高。研究成果对于区域水文模型参数优化提供参考价值。     

HEC-HMS模型在缺资料地区山洪预报的应用研究

以桃河阳泉小流域为例,探索了HEC-HMS模型在缺资料地区山洪预报的应用可行性。产流模块采用Green-Ampt模型、坡面汇流模块采用SCS单位线、河道汇流模块采用运动波,通过流域DEM、土壤、土地利用等下垫面信息获取了主要参数,构建了山洪预报模型。在1970—2015年的流量系列中筛选出14场典型洪水场次,对模型进行了验证。结果表明,验证期洪峰流量相对误差均小于10%,平均纳什效率为0.88,对于起涨和退水速度快的单峰型洪水,模拟效果较好,通过下垫面信息获取的模型参数准确有效,达到了山洪预报的技术要求。     

洛河径流典型解集模型研究

洛河是黄河的一条重要支流。本文采用洛河氵状头水文站1965~2003年共计39年的实测径流资料,依据线性平稳随机模型的理论建立了一阶自回归模型;运用季节性随机模型的理论方法建立洛河氵状头站月径流量典型解集模型。经实用性检验,模拟序列与实测序列各项估计参数吻合良好,符合精度要求。该模型可为洛惠渠灌区进行河源来水量预报和用水管理提供决策依据。     

基于 SWAT 模型的北山水库流域地表径流模拟

为评价北山水库流域地表水资源,选用SWAT软件构建了该流域的分布式水文模型。基于2016-2018年实测水文数据以及高程、土地利用类型、土壤类型等数据,完成了对北山水库流域的SWAT模型构建,利用SWATCUP软件对参数进行率定及敏感性分析,选取决定系数(R~2)、纳什效率系数(NSE)、平均相对误差绝对值(MARE)和均方根误差(RMSE)作为模型评价指标。结果表明:北山水库月蓄水量模拟值与实测值吻合良好,模型率定期和验证期的R~2均达到0.89,NSE分别达到0.88与0.85,MARE分别为5.04%与4.23%,RMSE分别为1.15×10~6 m~3与0.90×10~6 m~3,由此表明该模型能近似反映研究区的径流变化特征,展示了SWAT模型在该流域的适用性。此外,基于验证的水文模型对主要参数进行敏感性分析,表明影响该区径流模拟最为显著的两个参数是浅层地下水回归流阈值和径流曲线数。     

基于VIC-3L模型的黑河上游流域径流模拟研究

为解决我国西部地区气象水文站点稀少、分布不均匀的问题,并充分表达气象要素的空间差异性,利用VIC-3L模型对黑河上游山区流域进行了模拟研究,以检验该模型在干旱区较细网格尺度上的适用性和模型参数移植以及改造的可能性。模型所需要的土壤参数和植被参数主要通过野外实测、土壤普查数据或根据有关参考文献获得。模拟结果显示,在日、月尺度上的径流模拟变化趋势与实测径流除了在时间上有大约2~3 d的滞后外,其他方面较为吻合,在丰水年日、月尺度上的径流模拟远好于同尺度上枯水年的模拟精度,说明模型在研究区具有一定的适用性,但有待于进一步改进。     

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。     

基于GIS黄土丘陵沟壑区分布式侵蚀产沙模型的构建——以蛇家沟小流域为例

分布式侵蚀产沙模型是土壤侵蚀模型的重要发展方向,本研究将蛇家沟流域下垫面划分为5 ×5m的栅格,每个栅格内赋予相应的高程、坡度、地貌、土地利用等属性信息.根据流域DEM,确定流域的汇流方向、流路与汇流累积面积.在蛇家沟流域内采用“穷举算法”对SCS-CN模型的参数值进行校正.基于DEM、地貌、土地利用以及降雨等资料,利用黄土丘陵沟壑区良好的水沙关系,运用VB.NET+ARC ENGINE9.2+ SQLSERVER2000构建分布式侵蚀产沙模型.模型结构简单,输入参数比较少,利用求产流来求产沙,考虑了土地利用、汇流等因素具有一定的物理意义,并能达到一定的预报精度.其中产沙模型是建立在黄土丘陵沟壑区普遍的水沙关系基础上,通过校正水沙关系式系数及产流模型中的CN、λ值可在其它相似的小流域内使用.该研究可为黄土丘陵沟壑区水土保持治理效果评价提供依据.