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。     

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。     

两种水文模型在汤河流域水文模拟中的对比分析

本文分别引入分布式水文模型SWAT模型和VIC模型,以汤河流域为例,结合流域内二道河子水文站2000~2010年实测水文数据,对比分析不同分布式水文模型在汤河流域的适用性和模拟精度。基于分布式水文模型SWAT模型,通过设定2种气温变化情景模式,定量分析气温变化对流域径流影响。研究表明:SWAT模型模拟的径流深相对误差和确定性系数均好于分布式水文模型VIC模型,SWAT模型更适合于汤河流域水文模拟。研究成果对于汤河流域分布式水文模拟提供参考价值。     

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VIC模型的老挝南乌河流域水资源量评估

老挝正在积极参与澜湄水资源合作研究工作,水文实测数据短缺是制约水资源规划工作的现实问题。以老挝南乌河流域为例,采用流域地形、土壤、植被以及气象驱动等数据资料,通过建立流域分布式水文模型——VIC模型对径流进行模拟,以分析水资源量的时空分布规律。模拟结果表明:模型在对南乌河流域日、月尺度的水文过程模拟中表现出了较好的适应性,南乌河流域内的水量主要靠降水补给,径流的地区分布基本上与降水的地区分布一致,总的趋势是由流域上游向流域下游递减,径流系数的趋势也是由流域上游向流域的下游递减。研究成果可为无资料地区的水资源规划方案的制定及水资源量分析提供参考与借鉴。     

半湿润半干旱地区TOPKAPI模型的洪水模拟

为了探索分布式水文模型在半干旱半湿润地区的应用效果,选用基于物理的分布式水文模型TOPKAPI,研究其在国内中小流域的适用性。选取半湿润地区马渡王流域、板桥流域及半干旱地区志丹流域作为典型研究流域,分析2000年~2010年的8场洪水模拟精度等特征值。结果表明,模型在半湿润地区取得较好的应用效果,验证了模型的合理性和适用性;而在半干旱地区模拟精度较差,适用性不好,但可用于中小河流洪水模拟,基本满足流域洪水预警的应用要求。     

基于栅格的分布式水文模型应用研究

基于DEM的分布式水文模型是数字化时代水文模型发展的主要方向。笔者在DEM的基础上,GIS软件的支持下,采用基于连续栅格单元演算的分布式水文模型CASC2D,对半干旱地区三关口流域和典型湿润地区呈村流域进行洪水模拟。由于模型采用的是超渗产流模式,适用于半干旱半湿润地区,因此在半干旱地区的三关口流域模拟效果较好;而对于典型湿润地区的呈村流域,产流机制为蓄满产流,模拟的洪峰流量及洪量较实测数据偏小。     

分布式水文模型在不同地形条件下的应用研究

本文旨在开发不同地形及水文地质条件下的具有结构上通用性和核心模块具有易调节性功能的分布式水文模型。基于GIS利用运动波理论基础方程式,结合不同流域的地形(水文地质条件),分别构建了黄土高原北部沟壑区的六道沟流域、位于平原区流经内蒙古东部和黑龙江西部的阿伦河流域,以及山地流域-Bukoro河流域(日本)的分布式水文模型,并利用对观测流量的数值模拟分别检验模型在各流域的实用性。结果表明:针对不同地形条件构建的分布式水文模型在对流域降雨-径流过程的模拟,取得了较好的效果,模拟精度在误差判断基准允许的范围之内(误差0.03),分析了在不同地形条件下构建分布式水文模型时模型结构上的通用性和核心模块的易调节性。本成果可以为不同地形的流域构建分布式水文模型提供参考和借鉴。     

Topmodel模型在柬埔寨典型区域的应用研究

以柬埔寨境内3S河流域(3个子流域分区)和湄公河流域上段为研究区域,探讨了Topmodel在缺资料、少资料地区的应用。采用水文学方法、天气发生器以及再分析数据获取研究区域1980~2015年的气象水文长系列资料,将其作为Topmodel模型的输入,对径流过程进行了模拟。研究表明月序列确定系数高于日序列确定性系数,且都达到乙级标准。再利用该模型对研究区域的9个子流域的水资源量进行了模拟分析,结果表明Topmodel模型具有较好的适用性和良好的模拟效果,模拟结果能够反映流域水资源特性。     

汉江流域分布式水文模型构建及应用研究

基于分布式流域水文模型EasyDHM,根据汉江流域不同区域的特点,运用长系列水文实测资料,建立了流域分布式水文模型。在汉江流域水文模拟基础上,分析了1980年、1995年和2000年土地利用情境下,流域气候条件和土地利用的变化对流域水资源响应关系。     

考虑湖泊范围的子流域划分和编码方法研究

现有子流域划分方法一般通过虚拟河网将湖泊划分为若干部分，每个部分分属不同的子流域，并未考虑湖泊范围的完整性和独立性，不利于湖泊水量平衡分析。为解决这一问题，提出一种考虑湖泊范围的子流域划分和编码方法，包括湖区子流域(湖泊子流域和湖滨带子流域)划分和非湖区子流域划分方法，以及根据栅格流向和河道汇流关系，确定子流域间的上下游拓扑关系并生成其拓扑关系表。黄河源区(唐乃亥以上区域)有鄂陵湖和扎陵湖两大湖泊，采用该方法对黄河源区进行子流域划分和编码，并基于流域分布式水文模型(WEP-L模型)进行模拟验证，结果表明该方法可实现研究区湖泊区域的自动识别、子流域划分及编码，水文模拟结果和湖泊水量平衡计算结果合理。     

无资料地区设计洪水计算成果合理性探析

无资料地区设计洪水计算,由于缺乏水文实测资料,成果准确性难以保证。以蓝田县汤峪河流域为例,通过对小流域典型设计洪水流量推求,采用地区经验公式、推理公式等传统计算方法和基于高精度的DEM的分布式水文模型计算方法,对计算成果进行相互对比、与设计流域已有成果和相似流域进行对比、与新方法计算结果进行对比,综合分析其合理性。进而对无资料地区设计洪水计算成果合理性分析及新方法未来发展领域进行探析。     

中小河流洪水预警预报方法与应用

中小河流预警预报模型方法是中小河流监测预警预报体系建设中的重要内容,本文将其分为集总式水文模型、分布式水文模型、其他经验方法 3种类型进行探讨后指出,集总式水文模型和其他经验方法在目前中小河流预警预报实时作业中仍然占有重要位置,分布式水文模型具有应用潜力,但目前还没有大规模用于洪水预报业务;而后结合典型实例分析了中小河流预警预报方法应用与方案编制过程中资料收集、预报模型选择、参数率定、精度评定等关键环节的主要内容,最后提出中小河流预警预报方案要根据流域能够获得的雨量、水文、下垫面、洪水特性、相似流域预报方案等资料情况综合考虑选择具体方法。     

SWAT模型在缺资料地区的应用——以高明河为例

将SWAT分布式水文模型应用于珠江三角洲地区的佛山市高明河流域,利用GIS强大的空间分析与数据处理能力,对流域流量、气象、DEM、土地利用、土壤等水文气象和下垫面资料进行分析处理,率定模型参数,研究SWAT模型在降雨资料系列短、无长系列实测的河道水位流量数据、缺少有效的水文预报方案等缺资料的中小流域或区域的适用性,并分析误差原因。采用相对误差、相关系数以及Nash-Sutcliffe效率系数三项指标对模型进行评价检验,率定期和验证期的相对误差均在0.2以下,相关系数均在0.6以上,Nash-Sutcliffe效率系数均在0.5以上。结果表明,SWAT分布式水文模型能够对高明河流域日时间尺度水文过程进行准确模拟,达到GB/T 22482—2008《水文情报预报规范》中精度评定的丙级,在缺资料的珠三角中小流域具有较好的适用性。     

三甲河流域水文监测系统规划

三甲河流域是阳江市典型山洪灾害防治规划试点,流域为无实测水文资料地区。为适应其未来洪灾防治的需要,根据该流域的河流分布特性、历史洪水调查的降水和洪水特性成果,提出相应的水文监测系统规划设想。     

基于分布式水文模型的怒江流域气象干旱和水文干旱分析

为了评估气候变化对怒江流域干旱演变的影响,本研究建立了GBHM-NJ分布式水文模型,利用实测站点资料率定参数并验证模型精度,模拟了1961—2010年长时间序列流域水文过程,并分别采用标准化降水指数(SPI)和标准化径流指数(SSI)分析了流域气象干旱和水文干旱的时空演变特点。结果表明:(1)GBHM-NJ模型能较好地模拟怒江流域的径流过程和水文响应的空间特征。(2)1961—2010年间,怒江流域发生气象干旱的频率、覆盖面积和强度呈增加趋势,其中1994年和2009年气象干旱最为严重。(3)在空间上,怒江流域的年度气象干旱频率约为28%,中游地区干旱频率比较高、主要分布在左贡站和八宿站附近,上游地区次之,下游地区相对较低。(4)水文干旱进入20世纪90年代和21世纪以后明显增强,年尺度干旱以轻旱为主,季尺度干旱特旱多发生在秋冬季。总之,气候变化环境下怒江流域干旱呈现增强趋势。     

宁蒙灌区水资源模拟研究

宁蒙灌区地处黄河上中游，受人类活动影响大，流域水资源状况较为典型。运用LL-Ⅱ分布式水文模型和ArcGIS软件研究了灌溉对径流的影响，利用流域内降雨、蒸发、灌溉、引水、DEM和径流资料，进行了多年径流连续模拟，取得了较好的模拟结果。在此基础上，通过比较20世纪80年代和90年代灌区内水资源量的变化，得出的结论是：影响流域水循环的因素有较大变化，且灌溉对径流的影响有很强的时空变异性。     

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.     

湖泊-河网耦合水动力水质模型研究

根据太湖地区水系复杂、湖泊众多、河道水流方向复杂多变且受到人为干扰的特征,基于一维河网水质模型,二维湖泊水质模型,采用有限控制体积法获得离散的水动力学和水质模型控制方程,通过河网与湖泊连接断面上河流的流量、水位、水质与湖泊的流速、水位和水质耦合求解,解决了河网湖泊水质模型的耦合,并将闸站控制对河流湖泊水动力水质影响过程进行了时间空间的线性化处理,以边界条件方式将闸站控制带入模型代数方程中进行统一求解,建立了适合于太湖流域的湖泊河网耦合水动力水质模型.采用太湖典型流域河网区2007年实测水文水质资料对耦合模型进行率定和验证.结果表明,模型计算值与实测资料吻合较好.该模型适用于复杂湖泊-河网区的水动力和水质变化的模拟和研究.     

TOPMODEL水文模型在九龙江北溪流域洪水模拟中的应用

该文以漳平水文站站址所在河道断面以上的九龙江北溪流域为研究区域,利用数字高程模型(DEM)处理的地形指数和距离面积分布函数、区域自动气象站雨量资料作为TOPMODEL水文模型的输入资料,以水库坝址及水文站站址进行流域单元划分,分单元流域模拟重要洪水过程的逐时流量,以水库入库流量和水文站点逐时实测流量作为模型率定依据,优化调整可应用于研究区域的水文模型参数。研究结果表明:TOPMODEL水文模型在研究流域内对洪水过程总平均确定性系数为0.88,平均径流深误差为-4.63%,平均洪峰误差为14.92%;水库入库流量模拟效果好,确定性系数达0.90。这表明TOPMODEL对九龙江北溪流域洪水预报模拟有一定的适用性,可作为洪水预报的参考依据。通过结合更多的洪水过程数据不断优化调整模型参数,应用本地化TOPMODEL水文模型和区域数值预报产品的逐时降水资料,将为水库入库流量及中小河流流域精细化水文气象预报服务的开展提供客观定量的预报产品。