基于DEM的平原地区水系提取

平原地区地势平坦,数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)高程值极为接近,再加上平原区人类活动剧烈,人工渠道分布密集,常规算法往往难以得到准确的河网提取结果。本文提出结合Arc Hydro Tools工具,以实际水系修正主干河道的方法,通过人工改变主干河道高程,使其具有高程梯度,从而使提取水系严格按实际水流流向进行汇流,同时结合基于D8算法的坡面汇流方法,使整个区域水流有序向流域出口汇流,达到提高平原地区流域特征提取精度的目的。运用此方法对北运河流域进行提取,并结合运用方法前的河网提取结果,对比验证了此方法的科学性、合理性及可行性。     

川中丘陵区小流域分布式水沙模型

以川中丘陵区的解家湾小流域为研究对象,将分布式水文模型与土壤侵蚀产沙模型嵌套,构建了解家湾分布式流域水沙模型。模型基于DEM将流域离散为＂坡面＋沟道＂系统,利用数理方程描述流域水沙过程,坡面单元模拟了降雨、截留、蒸散发、入渗、地表径流、壤中流和地下水、侵蚀产沙过程,沟道单元模拟了汇流演算以及泥沙输移过程。在解家湾小流域的率定和验证结果表明,模型结构合理,水文模块精度良好,侵蚀产沙模块令人满意。通过对不同工况下径流过程的模拟,对径流参数的敏感性进行了检验,表明饱和导水率是模型敏感参数,植被截留影响较小,土壤前期含水量影响壤中流。     

汇流区流态及工程整治方案的数学模型研究

两流交汇是自然界最普遍的流动现象,汇流区的流态和水沙运动规律复杂,对市政规划、河道变化、生态环境等都具有重要的影响。本文以哈尔滨市三家子河段整治为例,采用二维k-ε模型研究了汇流区的流态,提出了优化堤线方案。计算结果表明:优化方案对防洪水位的影响很小,水流流态没有明显的改变,且堤线顺应河势、排漂导流合理,有利于工程区的景观和生态环境。研究成果对类似的工程具有参考价值。     

水文水力学模型及其在洪水风险分析中的应用

流域洪水模拟是当前洪水计算分析的热点,也是防洪减灾工作的科学依据和指导。本研究通过将分布式水文模型和水动力学模型串联耦合的方法计算流域洪水淹没过程,以重庆龙溪河流域作为研究区域,基于SWAT和HEC-RAS模拟平台,综合考虑气象资料、地形、下垫面条件等,经产汇流计算、小流域洪水二维数值模拟等过程得到小流域在不同情境（暴雨重现期）下的二维淹没情况。以当地洪水计算手册推求洪水过程作为验证,模型计算结果显示模型能够较好模拟龙溪河流域复杂条件下的汇流过程,结合灾害损失评估和洪水风险分析,为当地减灾工作提供决策支持。     

交汇河段水沙运动和冲淤特性的试验研究

本文叙述了交汇河段水沙运动特性的模型和水槽试验研究的成果。作者曾利用嘉陵江和长江交汇河段模型研究天然情况和水库运用情况下悬移质水沙运动特性,以及利用具有不同交汇角的汇流水槽研究推移质水沙运动特性。文中指出汇流比、交汇角、输沙率比以及下游水位等因素对河段的水沙运动都具有影响,其中干支流流量和汇流比的不同组合起着关键作用。河道模型试验表明:水位的变化规律是干流在固定流量下水位随汇流比的增加而增加,支流随汇流比的增加而减小;冲淤特性是汇流比大时干流边滩淤积多而支流口门段冲刷,汇流比小时反之。汇流水糟试验表明:交汇口上游干流段水面比降随交汇角的增大而变缓;相同汇流比情况下,干支流河段淤积量随交汇角的增加而增加。     

SWAT模型基于不同坡度林地径流调节作用的实现与应用

在国内外许多地区,SWAT模型广泛应用于表征土地利用变化的水文效应。但鲜有学者考虑模型对土地利用模拟方法的改进。SWAT模型概化了土地利用类型的坡度和空间差异,降低了结果的精确性。文章以提高SWAT模型对土地利用(尤其是林地)改变的敏感性和径流模拟能力为目标,考虑土地利用类型CN值随不同坡度变化以及林地对径流汇流的调节作用,对SWAT模型进行改进。研究以老灌河上游流域为实验区,将流域划分为4个坡度带,以子流域为单位分别计算各土地利用类型的CN值,提高模型对土地利用空间变化的敏感性;在此基础上改进模型汇流模块,实现各坡度带下林地对汇入径流的调节功能,并与原始模型进行比较。结果表明,改进后的SWAT模型在月、日径流模拟高于原SWAT模型精度,尤其对汛期产汇流过程的模拟效果有明显提高。考虑了不同坡度林地径流调节作用的模型可以更为准确地刻画研究区的水文特征,为模型模拟水文过程以及因气候变化和土地利用变化引起的水文响应提供更为准确、有效的工具。     

汾河上游流域分布式水文模型的构建

针对研究区的水文、气象特点，本文以坡度、坡向为下垫面主要因素，按照集水区自然分水线划分子流域的流域离散方法，将SCS产、汇流模型与马斯京根法相结合建立了基于流域尺度的次降雨一径流分布式水文模型。模型对研究区典型流域模拟结果表明，该模型的径流量合格率及汇流合格率分别达到70％和80％，且计算流量过程与实测流量过程吻合较好，可适用于该研究区。     

大流域汇流演算的线性扰动模型

本文提出了多输入-单输出线性扰动模型及其识别方法，并在中国长江上的两个不同的河段与一个支流流域上进行了验证。为了作比较，对现今常用的简单线性模型也作了类似的计算。结果表明，这两类模型在河道汇流演算中都能给出很高的精度。对输入、输出关系复杂的大流域，线性扰动模型能够作出比简单线性模型好得多的预报。最后，基于对模型预报误差的分析，提出了实时预报校正的手段。     

河宽模型对Muskingum-Cunge方法汇流的影响

分布式流域水文模型常采用Muskingum-Cunge方法进行河道汇流,通过有限差分求解运动波方程来近似扩散波方程,方程中的水流波速和水力扩散度根据河道单宽参考流量来计算,因此需要给出各处的河道宽度。BTOPMC采用Lu河宽模型,河流动力学中介绍了阿尔图宁模型,本文在Lu模型和阿尔图宁模型的基础上,综合考虑河床、河岸淤积物的土质组成和河道坡度等因素,对河宽模型进行了改进,并根据卫星地图量测实际河宽来确定模型参数。应用各种河宽模型,利用BTOPMC对韩江流域进行全年的日径流模拟,结果表明,河宽模型越准确,Muskingum-Cunge汇流方法精度越高,曼宁糙率系数的估算值越合理,日径流模拟效果也越好。     

基于GIS的潘家口水库面源污染负荷计算

潘家口水库是海河流域的重要水源地，在水资源匮乏的北方地区，水源地的保护有非常重要的意义。本文内容是海河流域重要水源地富营养化防治研究的一部分，利用SWAT模型研究了潘家口水库上游地区面源污染负荷和产出特征。SWAT模型是一个物理分布式的流域面源污染计算模型，AvSwat是ArcView软件的一个扩展模块，可以处理SWAT模型需要的GIS数据。文中利用实测数据对模型进行了参数率定，对不同水平年进行了面源污染负荷计算，并分析了施肥对于面源污染负荷的影响。