淮河上游极端水文事件对未来土地利用变化的响应研究

城镇化和工业化推进以来的土地资源开发使得淮河流域下垫面变化日趋剧烈,影响了区域水文过程以及洪旱事件的发生规律。揭示极端水文事件对土地利用变化的响应机理,对淮河生态经济带发展中的空间布局优化和水安全保障具有重要意义。以淮河上游息县流域为研究对象,采用纳入空间自相关因子的回归方法进行土地利用变化驱动力分析,构建了Autologistic-CA-Markov耦合模型预测研究区未来30年间土地利用分布格局,结合SWAT模型模拟未来LUCC情景下的逐日径流过程,基于极端水文指标、Pearson相关分析和水文设计值估计等方法分析了土地利用变化下的极端水文事件演变特征。研究结果表明：(1)沿2010—2020年发展趋势推衍得到三种未来土地发展情景,数量变化上以耕地缩减和建设用地扩张为主导,主体转变模式为建设用地侵占耕地,其余地类存在小幅增减和相互转化趋势。(2)流域整体土地利用变化导致极端高流量指标逐时期递增,极端低流量指标逐渐减小,高低流量发生天数无明显改变。(3)子流域各地类变化与洪枯径流深变化表现出不同程度的相关关系,洪水径流与建设用地呈显著正相关,耕地和林地次之,为显著负相关关系;林地对枯水...     

水库入库河段洪水汇流参数抗差估计研究

水库入库流量,通常通过实测库水位、出库流量和库容曲线反推,这过程常存在大的、不服从正态分布的误差,使常规的参数估计方法不能使用.为此,提出采用抗差估计方法,研究当河段实测出流遭受粗差和极值误差污染时,抗差最小二乘法用于估计马斯京根汇流参数的效果.给出了两个水库流域的结果,分析了抗差最小二乘法相对于最小二乘法的效果.     

函数曲面参数率定方法在SAC 模型中的应用

传统优化算法和现代优化算法均是基于目标函数曲面寻求优值,而大多数参数率定方法的目标函数均为误差平方和。直观看来,基于误差平方和的目标函数曲面往往较参数函数曲面更为复杂。此外,这些算法常常无法证明寻得的优值是全局优值,而且计算过程较复杂,效率较低。鉴于此,提出函数曲面参数率定方法,并应用于SAC理想模型和实际模型的参数率定。首先,通过理想模型验证了该方法的可行性;其次,通过东张流域13年日资料和13场洪水验证了该方法的实际应用效果。结果表明,该方法在实际应用中是可行的、效率与精度皆较高,是一种有效的参数优选方法。     

面平均雨量的系统响应曲线修正方法及其在富春江流域洪水预报中的应用北大核心CSCD

空间集总式水文模型的洪水预报精度会受到面平均雨量估计误差的严重影响。点雨量测量值的误差类型、误差大小以及流域的雨量站点密度和站点的空间分布都会影响到面平均雨量的计算,这种误差的影响在雨量站个数较少的大流域尤为明显。为提高实时洪水预报精度,本文提出了一种基于降雨系统响应曲线洪水预报误差修正方法。此方法将水文模型作为输入和输出之间的响应系统,用实测流量和计算流量之间的差值作为信息,通过降雨系统响应曲线,采用最小二乘估计方法,对面平均雨量进行修正,再使用修正后的面平均雨量重新计算出流过程。将此修正方法与新安江模型相结合,首先使用理想案例进行检验,然后将此方法应用于浙江富春江流域实时洪水预报中,通过2010—2014年间的14场历史洪水的应用检验,结果表明该方法具有明显修正效果,是一种结构简单、不增加模型参数且不改变预报模型结构的实时洪水预报修正的新方法。     

基于等价地貌参数的地貌单位线确定方法

针对传统地貌单位线计算过程中地貌参数的获取在很大程度上受到面积阈值的影响,进而造成单位线不唯一的问题,从而影响汇流计算的精确度。为解决此问题,提出一种与面积阈值无关的等价地貌参数及其相应的地貌单位线计算方法,并将该方法应用于海南省中小流域,采用具有资料的定安河流域进行验证,将模拟径流与实测数据进行对比。结果表明,基于等价参数计算出的地貌瞬时单位线(GIUH)能较好地适用于流域的汇流计算。     

异重流总流运动微分方程:Ⅱ-差分模型求解与验证

构成了完整的总流为控制体的异重流微分模型,获得了差分解模型。并用锦屏水库的异重流洪水资料进行了模拟检验,发现以总流为控制体的异重流差分模型在锦屏水库应用较为合理,模拟结果较接近观测值。     

同位素技术在湖泊水文学中的应用研究

介绍了同位素方法在湖泊水文学中的应用,利用水体同位素示踪湖泊的演化过程可为解决湖泊水质、水量、水环境问题提供重要的技术手段.根据湖泊各水体的实测稳定同位素值和相关的水文气象资料,利用稳定同位素质量平衡方法可估算湖泊水量平衡方程中的各收支项.     

双向波演算模型验证

针对河口地区洪水演算受地形、河床结构影响大的特点,水动力学方法常受这些资料条件限制而导致其使用效果不佳或甚至无法使用问题.在水量平衡、河段单元蓄量方程和谢才公式基础上,提出了以物理定律为基础的水位演算模型.考虑到河口地区河道洪水运动受上游洪水波的顺水传播影响的同时又受下游潮水波的逆水传播作用特点,提出了双向波水位演算设想,把水位演算模型改进成了适合于河口特点的双向波水位演算模型.再结合动力学数学物理方程,提出双向隐式差分格式,组成了差分解模型,进而证明了河道水流双向波演算模型与运动波方程的一致性及其演算模型的物理基础.并在曹娥江的河口段进行了检验,表明双向波水位演算模型结构合理、模拟效果良好.     

长江下游地区梅雨和台风雨降水同位素特征及影响因素

基于长江下游和睦桥小流域2015～2019年6场梅雨和10场台风雨降水同位素数据，以及当地和大尺度气象数据，探究影响这两种降水类型的降水同位素变化的原因。长江下游地区梅雨大气水线的斜率和截距均小于全球大气水线，梅雨降水加权氘盈余值与当地气象参数无明显的相关关系，说明当地的云下蒸发作用对梅雨的氘盈余的影响不显著。梅雨的氘盈余明显高于其水汽源区水汽的氘盈余值，说明产生梅雨的水汽在运移过程中存在明显的陆地蒸散发补给作用，同时对外长波辐射数据显示水汽运移过程中强烈的雨洗作用导致降水同位素贫化，这两个过程导致其斜率和截距均小于全球大气水线。台风降水大气水线斜率和截距与全球大气水线接近，降水过程中受到的云下蒸发作用不显著。     

长江下游湿润流域不同水源的同位素组成对台风雨响应

鉴于不同水源对降水事件的响应,对于深入理解流域产流机理及地下水补给有重要意义,通过对长江下游和睦桥小流域台风雨事件的林外降水、贯穿降水、土壤水、河水采样,分析其氢氧稳定同位素组成,探究不同水体同位素组成对降水事件的响应。结果表明,最小二乘法求得的和睦桥流域台风降水的林外和贯穿降水线的斜率和截距均小于全球大气水线;由于植被截留和蒸发共同影响,贯穿降水相对于林外降水稳定同位素更加富集;降水事件中土壤水的δ18 O时程波动最大,主要与真空蒸馏采样方法及事件前水的存在有关,雨强和气温也可能会对土壤水同位素的组成带来很大影响;河水同位素的相对丰度时程变化最小,可能由于其主要补给来源是降水事件发生前储存在流域的水,降水事件对河水的δ18 O影响较小。