金沙江下游水文泥沙数据库及信息管理系统研究

金沙江下游水电站工程在规划、设计、施工期间及建成运行后将产生大量的水文泥沙和地形数据。为系统掌握金沙江下游梯级水电站的泥沙淤积规律,加强流域内水文站、水位站、雨量站及其监测数据的长期有序、安全有效的管理和应用,开发了金沙江下游水文泥沙数据库及信息管理系统。系统包含水道地形自动成图与图形编辑、水文泥沙数据库管理子系统、信息查询与输出、水文泥沙分析与预测、三维可视化等5个子系统。着重对整个系统的软件体系结构和子系统功能及模块进行了介绍,可供同类型梯级水库群调度信息管理借鉴与参考。     

Redis内存数据库在长江上游水资源管理决策支持系统中的应用研究

随着流域巨型水库群的建成投运和流域水文监测站网体系的逐步完善,水资源时空数据日趋庞大,导致已有水资源管理决策支持系统服务器压力剧增、响应速度降低、易崩溃等问题的发生。为此,研究引入开源的Key-Value模型内存数据库Redis,设计了一种快速高效的数据交互框架,避免频繁的磁盘I/O操作,实现系统响应速度的数量级提升。研究成果集成在长江三峡梯调中心金沙江下游～三峡决策支持系统中,应用效果表明,设计的数据交互框架能够显著提升系统响应速度,保障系统的可用性和稳定性。     

断面数据及其可视化在河道演变分析中的应用

随着金沙江下游梯级水电站的相继建成投运及一大批水文泥沙观测站的建设,一方面河道水文泥沙情况较天然状况有较大改变,另一方面将产生海量的水文观测数据。这些数据的查询、分析、计算及直观展示对数据管理提出了很高要求。着重研究了河道断面数据管理及其可视化的实现方法,主要包括断面要素计算、断面套绘、深泓纵剖面变化图绘制、槽蓄及冲淤量计算等。该可视化系统为金沙江下游区域的泥沙水文资料的研究提供了一个有力工具。     

GIS中的通用水文模型数据结构研究

针对水文模型与GIS平台数据结构不一致这一数字流域集成的最大障碍,从模型角度研究地理数据与GIS融合的标准方法,并设计了标准化地理数据接口和可复用地理数据组件。自定义GIS兼容的地理数据结构,解决了GIS与水文模型高度集成的时空特征和拓扑结构不匹配问题。以软件工程中常用的组件接口技术为核心方法,提炼水文模型所采用的地理数据共同点。提出ArcGIS平台能够接受的模型通用地理数据标准并编列相应的标准接口和组件,推动GIS与水文模型紧密耦合的研究与应用。     

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。     

基于GIS的水文模型对象解析

本文基于GIS,采用面向对象的分析方法,将流域抽象概化成为水文模型对象的集合,并从地理空间角度和水文角度对其进行了解析,最终完成了水文模型对象类的抽象,为建立通用型的洪水预报软件平台提供了便利。     

基于GIS 的流域水质模拟及可视化应用研究

为探讨基于地理信息系统(GIS)的流域水质模拟方法,以宁波市皎口水库流域为例,应用Arc GIS的水文分析模块和空间分辨率为5 m的数字高程模型(DEM)生成研究区流域水系及各级汇水边界,并将流域水系划分为168个水质模拟单元。根据调查统计及实验方法获得流域污染负荷、径流量、河道水力参数、水质参数和边界浓度,并建立相应的地理信息数据库及水文水环境属性数据库。通过集成水质模型(WASP)与GIS的空间分析功能,对流域水质时空变化特征进行模拟,并利用Arc GIS实现水质模拟结果的可视化表达和统计分析。结果显示:6个监测点的高锰酸盐指数、氨氮、总氮及总磷的模拟浓度与实测值的平均相对偏差分别为10.4%、18.7%、17.4%和19.9%,水库闸前监测点高锰酸盐指数逐日模拟值与实测值的平均相对偏差为7.5%,氨氮为13.3%,总氮为8.6%,总磷为18.6%,模拟浓度与实际监测值的总体趋势相符。研究表明,基于GIS的水质模拟方法能够应用于流域尺度水质时空分布规律的研究,利用GIS对模拟结果进行空间表达及统计分析为皎口水库流域水环境保护与污染控制决策提供了科学依据。     

金沙江流域近55a降水时空分布特征及变化趋势

利用金沙江流域内44个气象站点的逐月降水数据资料,采用5 a滑动平均法、Mann-Kendall法、克里金插值法以及空间分布格局法,研究了该流域近55 a降水时空分布特征及变化趋势。结果表明:流域年降水量和非汛期降水量均呈不显著的增加趋势,汛期则呈不显著的减少趋势;流域年内降水分布不均匀,主要集中在汛期5~10月,降水量约占全年的89%;流域降水空间分布特征主要表现为由上游向下游呈逐渐增加的趋势;流域降水的空间格局具有较大差异,主要呈现出流域河源及其中游地区降水量增加,下游地区降水量减少的变化特征。     

金沙江泥沙预报决策支持子系统研制

金沙江泥沙预报决策支持子系统是金沙江下游梯级水电站水文泥沙数据库及信息管理分析系统的核心之一,该子系统的成功研制,为主系统管理各类水沙模型提供了便捷途径,亦为主系统水沙监测和数据分析提供了有力工具。介绍了该系统的体系结构和主要功能,以及用户界面,描述了应用子系统的一般步骤,给出了应用范例。该系统实现了"模型管理"和"模型调用"功能,集成了"一维泥沙计算"相关模型,是金沙江下游梯级水电站水文泥沙数据库及信息管理分析系统的重要组成部分。     

金沙江下游流域生态环境管理与分析评价系统建设

针对金沙江下游流域生态环境管理信息利用和信息服务能力不足的问题,设计并开发了流域生态环境管理与分析评价系统。系统基于物联网、地理信息系统、分布式文件存储、系统集成等技术,以及当前主流的SSM(Spring+SpringMVC+Mybatis)为核心的技术架构,实现了对金沙江下游流域生态环境管理信息和监测数据的统一储存、管理和分析评价。系统采用半紧密式集成方式集成功能强大、源代码开放的EFDC模型,将水质、水温模拟推演核心计算模型和信息系统串连起来,实现金沙江下游流域水库水质、水温模型的联机在线运算。系统的应用将辅助科学、高效开展金沙江下游流域环保部门生态环境管理工作。