降雨径流模拟神经网络模型及应用

针对水文系统的非线性,构建了基于遗传算法和人工神经网络的降雨径流模拟神经网络模型(GA-BP模型).采用附加动量法和自适应学习速率对BP神经网络进行改进,遗传算法用于优化神经网络的初始权重.以大别山及皖南山区月潭流域为例,将GA-BP模型、BP模型以及新安江模型应用于水文日径流过程模拟,进行应用比较以及分析GA-BP模型在水文径流模拟过程中的难点及其可行性.结果表明,GA-BP模型优化了网络结构,加快了算法收敛速率;可以用于降雨径流过程模拟,也为今后类似研究提供一种模拟技术.在实际应用中可以根据流域资料情况选择合适的模型进行水文模拟作业.     

分布式水文模型在渭河流域水环境分析中的应用

在基于数字高程模型(DEM)的分布式水文物理模型基础上,将大流域划分为若干子流域,利用流域的地貌特征参数将子流域划分为汇流区间和山坡,模拟渭河流域的径流过程,分析径流形成机理,描述了网格单元的截留、蒸发量、下渗、地表径流、地下径流、融雪等水文物理过程,在每一个网格上用地形高程建立地表径流之间的关系.并与一维对流扩散水质模型相结合,根据已有年的相关资料进行了日径流过程及主要水质指标的模拟分析.结果表明,分布式水文模型与水质模型在渭河流域的耦合应用取得了良好的模拟效果.     

水箱模型在小流域水文水质模拟中的应用研究

水箱模型也称Tank模型,是应用较为广泛的流域水文模型.模型将复杂的降水径流过程简单概化为流域的蓄水与出流关系进行模拟.针对皂河小流域的降水、径流和水循环等水文特性,建立了4层串联水箱模型,模拟流域的降水径流过程,计算流域径流量,并结合河流水质模型,综合模拟河流流量及主要水质指标变化.结果表明:各项指标的模拟值与实测值吻合较好,说明水箱模型用于小流域的径流模拟较为准确,可与水质模型耦合使用,综合模拟小流域的水文水质变化.     

基于DEM的分布式流域水文物理模型

在全面综述分析国内外文献的基础上,提出和建立了一个基于DEM的分布式流域水文物理模型,并用来模拟小流域的降雨径流时[空变化过程,得到了较好的模拟结果,论文分为模型结构和应用检验两部分,本文论述模型结构和数值解法,详细分析植物截留,蒸散发,融雪,下渗,地表地下径流方向和洪水演进等水文物理过程。     

基于GIS的分布式月水量平衡模型及其应用

应用地理信息系统 (GIS)技术 ,在MapInfo平台上建立分布式流域水文模型 ,模拟赣江流域的径流过程 ,探讨月水量平衡模型参数的地区分布规律 ,计算各网格的径流深和水资源量 ,并与实测值进行比较 .结果表明模拟径流深与实测径流深吻合良好 ,年径流的相对误差可控制在 10 %以内     

分布式流域水文物理模型的应用和检验

应用BBMW流域资料来检验分布式流域水文物理模型 ,分析探讨径流形成原理及地表径流的空间分布规律 ,并与新安江模型的模拟结果进行比较 .5场洪水过程模拟的模型效率系数为 85 .2 % ,水量守恒指数为 0 .98,模拟效果较好 ,略高于新安江三水源模型     

海河南拒马河流域水文特性及HBV模型的应用

HBV模型是瑞典气象水文研究所(SMHI)研发的流域水文模型,在寒区和湿润地区有较为广泛的运用,是重要的水文预报方法之一。半干旱地区水文预报是水文工作者目前面临的重要挑战。以位于半干旱地区的南拒马河流域作为研究对象,分析了该流域降水、径流特性,初步研究了HBV模型在我国半干旱地区的应用效果。结果表明:2000年之前,降水-径流相关关系总体较好,2000年之后流量一直偏低,降水-径流相关关系散乱;HBV模型对于南拒马河流域天然时期的模拟效果比较好,率定期和验证期的Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.63和0.81,总体能够模拟径流对降水的响应过程,表明HBV水文模型在半干旱地区的天然时期具有相对较好的适用性。     

不同水文模型在金溪流域的模拟与适应性研究

应用概念性新安江模型、水箱模型以及半分布式的TOPMODEL模拟了金溪流域的水文过程,并比较了3种模型对日径流过程和场次洪水过程的模拟结果与精度。结果表明:各模型模拟1992—1993年日径流过程的Nash效率系数都大于0.7,净雨深相对误差都小于15%,说明各模型都能较好地模拟该流域的日径流过程,新安江模型和水箱模型的模拟精度较TOPMODEL的略好。选择两场洪水,比较3种流域水文模型模拟场次洪水过程的精度,发现3种流域水文模型模拟的洪水过程与实测过程总体上相贴近,且单峰洪水模拟结果相对多峰较好,洪量和洪峰的相对误差都小于20%,满足洪水预报精度要求。3种模型在金溪流域日径流过程和场次洪水过程模拟中的结果表明,水箱模型和新安江模型的表现略优于TOPMODEL的。     

贡嘎山冰川森林区径流过程模拟

山地冰川森林的水文效应是陆地生态系统中森林和水的相互作用及其功能的综合体现。在不同的地区,由于气候、地势、地质条件、土壤和地形等因素的综合影响,山地冰川森林的存在和变化呈现出不同的水文生态响应。针对山地冰川森林区的水文特点,建立了了具有物理机制的山地冰川森林流域分布式DGF-SLEHM（Distributed Glacial Forest Space-Land-Ecology Hydrology Model）水文模型,它在一般模型的基础上,增加了反映山地冰川森林植被截留和植被蒸散发结构、森林土壤结构以及积雪融雪计算处理的模块。并以贡嘎山典型的山地冰川森林区———黄崩溜沟流域为例,对山地冰川森林影响水文作用的复杂过程及其水文生态效应展开模拟分析。从总径流量和年径流过程模拟的统计特征来看,该模型大体上反映出山地冰川森林区的径流过程,能够对地面水文过程进行系统仿真。     

三层耦合流域水文模型──(Ⅰ)模型结构和数学方程

提出和建立了一个新的三层耦合流域水文模型,简称为耦合模型,它以土壤层的含水量作为描述流域系统在降雨、径流转换过程中物理特征的状态变量,用三个耦合的线性常微分方程来描述整个流域系统将降雨转化为径流的反应机制．该模型具有概念清楚,结构简单,假设合理,模拟精度较高等优点．     

概念性流域水文模型的比较

对5个著名的概念性模型,从模型结构的水源划分、产流机制、汇流计算及产流空间分布不均匀性的考虑等方面进行了比较分析,选择4个湿润或半湿润地区流域为研究对象,对各模型进行了应用检验.研究表明:各模型径流成分基本一致,但划分技巧不尽相同;各模型均包含蓄满机制,个别还考虑了超渗机理;汇流计算基本采用传统的方法,如单位线法、马斯京根法、线性水库法;只有TOPMODEL和新安江模型考虑了产流空间差异性问题.应用结果表明:产流机制对各模型的模拟结果影响较大,蓄满模型在湿润地区效果更好,而在半湿润地区,同时考虑了超渗机理的模型比其他模型适用.     

改进型灰色马尔科夫模型在径流预测中的应用

随着径流量预测重要性的凸显,径流预测模型不断涌现.针对单一径流预测的局限性及一般的耦合径流预测精度不高的问题,应用数据加载法提出了GM(1,1)的修正模型,并对模型进行残差修正,提出了改进型的灰色马尔科夫耦合预测模型,进一步提高了径流预测的精度,区间预测成果更具科学性和实用价值,并将预测模型具体应用于三门峡水库入库年径流预测,预测成果可靠度高.     

SCS模型在黄土丘陵因子径流场中的应用

因为黄土区中小流域地形地貌复杂,影响径流的水气象资料较难获取,故在无资料地区的小流域设置因子径流场对降雨产流进行预报和计算;利用美国水土保持局提出的降雨SCS计算模型对因子径流场径流量进行了分析计算．结果表明,计算值与实测值拟合效果较好,能够满足同类地区对因子径流场产流量的预报．另外,因子径流场具有资料易于获得,且简便易观测等特点．     

基于VIC模型的天然径流还原研究

具有一致性的水文径流系列是进行水资源评价、水利水电工程设计的基础,然而随着人类活动的不断加剧,水文观测系列的一致性遭到了破坏。针对传统径流还原工作量大、难以解决因下垫面变化引起的径流变异等问题,提出了基于VIC模型的天然径流还原方法,并在漳河上游进行了应用。结果表明:基于VIC模型的天然径流还原方法在漳河上游具有较好的适用性,模型率定期和验证期与传统径流还原方法的相对误差都在5%以内,两者拟合Nash-Sutcliffe效率系数均在0.80左右。     

基于栅格式SCS模型的分布式水文模型研究

利用基于栅格分布的土地利用类型和土壤类型,通过将SCS模型改进为栅格式的SCS模型,并结合栅格式Clark单位线汇流方法,构建了一个具有松散耦合型分布式水文模型.该模型结构简单,模型参数较少,所需流域特性资料容易获取,对流域具有较强的适应性,并可以获得流域栅格分布式的产流结果.本研究将该模型应用到欧阳海流域上,构建洪水预报模型进行场次洪水过程模拟,并与新安江模型模拟结果进行对比.模拟结果表明,所构建的松散结构分布式水文模型具有较高的模拟精度,能够应用到实际的洪水预报中.     

The study on Sanmenxia annual flow forecasting in the Yellow River with mix regression model

Recently,accordingtotheintenseinterferencethathumanactivitieshaveimposedonnatureandtheeffectofglobalclimatechange,theevolvementofwaterrecycleinYellowRiverhaschangedveryremarkably.Ononehand,globalclimatechangehasalteredtheprimarytemperature,rainfallwithacertainextentwhichhaveacloserela-tionshipwithclimatefactors;ontheotherhand,peoplehaveexploredandutilizedthewaterandlandonagreatlargescalewhichinfluencesthecharacteristicsofevaporation,seepageandconflux.Theoriginalwatercyclemotivationconditionsch…     

基于有限体积法的地表径流与土壤水流耦合分析

为了考虑强降雨条件下地表径流对土体入渗的影响,将地表径流模型同土壤水流模型进行耦合分析. 采用Navier-Stokes方程模拟地表径流,采用Richards方程模拟土壤水流,2种方程均采用有限体积法求解. 在相同计算条件下,将耦合模型数值模拟结果与SEEP/W计算结果进行对比,以验证耦合模型的正确性,根据耦合模型计算边坡在强降雨条件下的入渗情况. 研究发现,在地表径流条件下,边坡坡顶和坡底水头相差较大,坡顶和坡底入渗深度存在明显差异,说明地表径流对土体的入渗有着较大的提高. 研究表明,随着地表径流的增强,土坡入渗强度提高.