未来气候情景下和田河流域日径流过程模拟

选取具有物理基础的分布式水文模型MIKE SHE来模拟典型西北干旱区山区和田河流域的水文过程。并采用TRMM遥感数据实现分布式降水的输入。在此基础上利用多模式集合平均法对CMIP5中RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0以及RCP8.5四种排放情景下地表径流的变化情况进行了评估。结果表明:MIKE SHE分布式水文模型能在站点稀少、自然环境恶劣的和田河流域进行水文过程模拟,率定以及验证期的结果均在可接受范围之内。在不同气候情景下的模拟结果表明,和田流域降水、温度以及地表径流在未来不同排放情景下的变化均表现出较好的一致性。春、秋、冬三季降水均增加,夏季降水减少;四季温度均升高且夏季增温最大。和田流域地表总径流量增加,而7-8月径流量减少。融雪期进一步提前,且春季融雪量显著增加。     

基于BP神经网络的MIKE SHE模型参数率定

为了更精细地对水文全过程进行描述和解析,更准确地构建分布式水文模型,以丹麦Karup流域为例,对MIKE SHE模型的饱和导水率、饱和带水平水力传导系数、河床透水系数进行了参数率定,模拟流域的日径流过程。结果表明:基于BP神经网络反分析的参数率定方法比MIKE SHE模型参数自动率定计算得到的均方根误差RMSE小,模型效率系数Ens更接近1;采用BP神经网络反演率定参数后,3组测试样本的日径流模拟过程的RMSE分别为0.04,0.03,0.08 m³/s,Ens均为0.99,且模拟结果能较好地反映径流的实际变化趋势。因此,这种基于BP神经网络反分析的参数率定方法对构建分布式水文模型具有一定的价值。     

基于MIKE SHE模型的沙河水库流域水文模拟研究

为了探究流域水文循环及河道水动力变化规律，根据收集到的基础数据资料，基于MIKE SHE模型构建沙河水库流域分布式水文模型，模拟流域径流过程，并根据物理参数意义及率定的方式确定了模型相关参数。研究结果显示：MIKE SHE模型在研究区具有良好的适应性，2018年全年径流过程Ens达到0.75，R2为0.77，径流总量RE为1.3%；汛期（6～9月）径流过程Ens为0.71，R2为0.73，径流总量RE为7.5%，模拟精度达到良好水平，可为流域层面水环境模拟提供基础支撑，也可为其他相似地区水文模拟提供参考。     

SWAT模型在天山西部山区的应用

以伊犁喀什河流域为研究对象,采用分布式流域水文物理模型SWAT对喀什河流域进行径流模拟,并建立模型所需的土壤、土地利用、气象数据库。应用1990-1996年的月径流资料进行模型参数的率定;1997-2000年月径流资料进行模型的验证,评估了模型在天山西部山区的适用性。模型经过多次的参数率定后,能较好地模拟新疆山区水文过程。结果表明:率定期的径流相对误差RE为8.6%,Nash-Sutcliffe效率系数为0.8,模拟值与实测值之间的拟合程度较好。融雪是新疆径流形成的重要环节,模型中的融雪参数对模拟径流结果的影响较大,适当的调整融雪参数值,可提高模拟精度。     

基于MIKE SHE的洪水模拟与尺度效应分析

以淮河黄泥庄流域为研究对象,构建用于洪水模拟预报的分布式流域水文模型MIKE SHE,根据参数物理意义以及率定的方式确定MIKE SHE的模型参数。选用流域出口控制站黄泥庄水文站1983年～2009年间的21场洪水资料,对建立的模型进行了模拟与验证。在此基础上,研究设定了5种网格大小及5种时间步长,探究时空尺度变化对模型模拟效果的影响。结果表明,MIKE SHE模型对时间与网格尺度大小均较为敏感,且在一定尺度范围内,洪峰与洪量随网格增大而增大,随时间步长增加而减小。     

基于BTOPMC的无资料区水文模拟及相似性分析

针对稀缺资料地区分布式水文模型无法直接应用的问题,以无径流观测资料的西充河流域(西充境内)为研究区、以相近的李子溪流域为参证流域,建立了BTOPMC模型进行流域水文相似性分析,并采用参数移植法模拟研究区径流过程。结果表明：参证流域径流模拟结果良好,经参数转移之后的BTOPMC模型具有一定的适用性。该方法解决了水文模型在参数移植构成中的不确定性问题,可为其他无观测资料流域的模拟提供借鉴。     

基于SWAT的乌伦古河流域径流模拟研究

以新疆乌伦古河流域上游为研究区,利用DEM、土地利用、土壤类型和水文气象资料,基于SWAT构建研究区分布式水文模型,探讨了SWAT模型在乌伦古河的适用性。应用LH-OAT法对参数进行敏感性分析,采用手动调参对模型参数进行率定和验证,根据已有的径流资料选用2000年—2005年为模型参数率定期,2006年—2009年为模型的验证期。研究结果表明:实测值与模拟值的趋势一致总体较为接近,率定期和验证期效率系数均大于0.6,相关系数0.8以上,径流平均误差小于15%。总体来看,SWAT模型参数率定之后,能较好的反映了乌伦古河流域的月径流水文过程,在该地区具有一定的适用性。更多还原     

MIKE11 NAM模块在入库径流模拟中的应用

通过参证流域西坑水文站实测资料率定MIKE11NAM模型参数,移用至杨楼溪设计流域,模拟逐日径流过程。模拟径流成果合理、精度可靠,可作为水库兴利调节计算的依据。     

SWAT模型参数敏感性分析与自动率定的重要性研究——以玛纳斯河径流模拟为例

介绍了SWAT2005模型参数敏感性分析和自动率定模块的原理,并在新疆玛纳斯河流域中进行应用,通过敏感性分析及参数率定前后的结果对比,证明该模块对模型应用的重要性。根据LH-OAT敏感性分析法,辨析出影响玛纳斯河流域径流模拟结果精度的主要参数因子:积雪温度滞后因子(Timp)和基流回退系数(Alpha_Bf)。根据SCE参数自动率定法,确定出对径流模拟结果影响较大的11个参数值,并采用连续5年的实测日径流数据对模型进行了验证。结果表明:模型对日流量模拟的相对误差在模型校准期和验证期均小于20%,相关系数R2高于0.8,Nash-Suttcliffe系数Ens高于0.7,SWAT模型在玛纳斯河流域产流的模拟结果良好,值得进一步推广。     

MIKE SHE水文模型参数的不确定性研究

为了估测水文模型的不确定性参数特征,更准确地构建水文模型,利用妫水河流域东大桥水文站径流资料,对MIKE SHE模型参数进行了不确定性分析。结果表明:选取的参数中不确定性较大的为水平传导系数、壤中流下渗常量、壤中流给水度、壤中流渗透阈值,不确定性较小的为山林地及平原耕地的饱和渗透系数、蒸散发经验系数;模型模拟结果与实测数据符合较好,校核期有55%的实测数据落入模拟径流量的置信区间内,但模拟精度仍有待提高。     

基于ＳＷＡＴ模型的汉江流域径流模拟

为建立可靠的水文水动力耦合模型,首先探讨水文模型在汉江流域的适用效果。以汉江流域汉中水文站以上区域为研究范围,以中国大气同化数据集（ＣＭＡＤＳＶ１．０）为气象驱动,建立分布式水文模型,并以水文站实测日径流资料进行参数的率定及验证。结果表明:模拟结果与实测值吻合较好,日径流模拟在校准期（２０１０年—２０１３年）纳什效率系数和决定系数达到了０．７７和０．７８,在验证期（２０１４年—２０１７年）纳什效率系数和决定系数分别为０．７４和０．７５,表明ＳＷＡＴ模型在该地区有良好的适用性。     

新安江上游流域SWAT模型的构建及适用性评价

以新安江上游屯溪流域为研究区域,建立了SWAT模型的气象、土壤、土地利用和农作物管理等数据库,并利用2000-2010年逐月实测的径流、泥沙及非点源溶解态氮负荷数据进行了多参数、多站点的率定和验证,使用多目标(纳氏系数、线性相关系数和相对误差)对模型适用性进行了评价。结果表明:径流模拟效果非常好,泥沙和营养盐模拟结果令人满意,SWAT模型在屯溪流域适用性较好,可以模拟分析该地区的非点源污染问题,研究所构建的数据库和率定的参数可为进一步研究新安江流域的水环境管理提供科学依据和决策支持。     

灞河流域水文特性分析

根据灞河流域1953年～2005年53年的实测水文资料,采用数理统计等方法,系统分析了流域降水、蒸发、径流、洪水、泥沙等水文特性.结果表明:流域内径流、洪水、泥沙等主要受降水影响,总体特征为年际变化大,年内分配不均匀;流域水面蒸发量变化趋势为由南向北,由山区向平原递增,变化范围在之750～800 mm之间;地表水水质近年污染程度总体呈下降趋势等,这些结论为灞河水资源开发利用和西安城市发展提供基础依据.     

基于LSTM 神经网络模型的灞河流域径流预报研究

径流预报是缓解洪水的一种重要方法。基于1978-2010 年的水文资料,结合长短期记忆神经网络（Long-Short Term Memory,LSTM）,构建了灞河流域径流预测模型,并且评价了模型对同一流域不同特征水文站的差异及不同季度的预测效果差异。结果表明：不同神经元的组合,对LSTM 模型预测效果会产生影响,利用最佳的神经元组合可以更加有效预测径流量变化,大峪河大峪（三）站的最佳组合为第一层神经元128 个,第二层神经元32 个;灞河罗李村（四）站的最佳组合为第一层神经元128 个,第二层神经元8 个;灞河马渡王站的最佳组合为第一层神经元8 个,第二层神经元2 个。不同站点的LSTM 最佳模型都能较为有效的预测三个水文站2006-2010 年的径流量变化,其中大峪河大峪（三）站效果最佳,其余两个站点效果相对较差。LSTM 模型对各个季度的预测效果有差异,各个站点大部分第三季度的均方根误差都较大,而对第一、四季度的径流预测相对较准确。     

天山西部山区VIC模型的应用

为能够更好地指导高寒山区融雪径流模拟研究与洪水预报方面的工作,以天山西部山区的喀什河流域为研究区,根据研究区内1990年-2000年内的水文气象数据、CFSR再分析数据、DEM、土壤及植被等数据,借助构建的VIC模型进行径流模拟研究。根据模拟结果,可以看出:(1)气象资料匮乏区可以将CFSR再分析数据作为数据源,但此数据与实际情况存在一定偏差,需进行相应修正;(2)本研究以优选水文站降水数据作为CFSR再分析数据修正依据,以水文站所在CFSR再分析数据网格为标准,通过与其他CFSR网格降水数据建立相关关系进行CFSR异常数据剔除的方法是可行的;(3)构建的VIC模型在本研究区具有一定的适用性,且模型参数取用较合理;(4)率定期内,月尺度下模型效率系数和多年径流相对误差分别为0.80和4.7%,日尺度下分别为0.64和3.3%;而在验证期内,月尺度下模型效率系数和多年径流相对误差分别为0.84和14.5%,日尺度下分别为0.70和13.1%。     

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。     

流域产流事件模型—论水文模型的简化

本文着重流域产流的主要环节，以流域下渗容量分配曲线与产流过程的关系为依据，吸收斯坦福流域水文模型的优点，简化总体结构，改进提高，减少模型参数，并与常规的前期影响雨量算法结合起来，建立流域产流事件模型。此模型只有４个优选参数，它克服了现有模型计算复杂和难于掌握应用等缺点，力求简便易行，能用于实际洪水预报，提高使用效果。在汉江支流丹江和洵河两个流域应用此模型，共模拟了２１年１０２次洪水，并用６年２６次洪水资料检验模型；又在汉江月河与渠江州河东林站应用此模型，它们的产流合格率均达８０％以上，经验表明，此模型简便易行，使用效果好，是值得研究推广的新模型。     

城镇化和闸坝对沙颍河流量的影响研究

分布式水文模型PRMS(The Precipitation Runoff Modeling System)考虑了降水、气候和土地利用等因素,可模拟产流、产沙等描述流域水和物质循环的重要变量。利用沙颍河实测流量资料对建立的PRMS模型进行了校正和验证,据此模拟了该流域城镇化和闸坝工程对沙颍河流量的影响,结果表明:城镇化使地面不透水面积增加,导致流域蒸散量和降雨入渗减少,产流量增加,而闸坝等水工建筑物改变了流域水资源的时空分配,减弱了自然径流量的波动性,增加了水面蒸发,使流域径流量峰值减小,径流洪峰滞后。城镇化和闸坝对河流径流的影响在枯水年尤为明显。     

基于CMADS驱动下SWAT模型的敖江流域径流模拟

目前针对气象、水文资料不足的小尺度流域进行径流模拟的研究相对较少。选取敖江流域为研究区,利用中国大气同化驱动数据集(CMADS)驱动SWAT模型对该流域2008—2016年进行逐月径流模拟,并使用水文比拟法结合邻近的2个传统气象站计算出模拟时段的观测数据以完成模型参数的率定与验证。结果表明:模拟结果与观测值较吻合,率定期(2010—2013年)评价指标决定系数R²和Nash-Suttcliffe系数NS分别为0.84和0.76,验证期(2014—2016年)两者分别为0.85和0.74,均达到了模型的评价要求。研究成果表明CMADS驱动下的SWAT模型适用敖江流域的径流模拟,采用水文比拟法适合在水文资料不足的地区进行径流计算,可为缺少气象与水文资料的小尺度流域进行径流模拟提供参考。     

系统微分响应参数率定方法在建阳流域SWAT模型中的应用

利用基于系统微分响应理论的参数率定方法率定闽江建阳流域SWAT模型,通过流域1992—2000年日资料验证了该方法的实际应用效果,采用纳什效率系数(NSE)、偏差百分比(PBIAS)和相关系数r作为评价指标对率定后的SWAT模型模拟精度进行评价,并与传统利用SUFI-2方法率定得到的SWAT模型模拟结果进行对比分析。结果表明：系统微分响应方法率定的参数在建阳流域的日径流模拟中表现较好,率定期和检验期NSE均为0.65以上,径流量PBIAS在5%以内,r在0.65以上;利用系统微分响应率定参数方法率定SWAT模型参数在实际应用中可行,且效率与精度均高于传统的SUFI-2方法。