地表水与地下水耦合模型研究进展

描述地表水与地下水文过程耦合概念,论述国内外具有代表性的流域水文模型与地下水模型耦合的3种类型及耦合方法,提出地表水与地下水耦合模型的主要特征及适应性,并对今后的发展方向进行了展望。     

基于分布式水文模拟的流域土壤水分时间稳定性分析

针对大范围地面土壤水监测会耗费大量人力物力等问题,为了获取密度较高同时又准确可靠的流域土壤水数据用于时间稳定性分析,寻找可以反映流域土壤水平均状况的代表性点,利用分布式水文土壤植被模型(DHSVM)模拟淮河黄泥庄水文站以上小流域293个采样网格上、中、下三层土壤含水量数据。结果显示:垂向方向上,黄泥庄流域土壤水分时间稳定性随深度递减;流域上层和中层具备时间稳定性特征的代表性点具有较高的一致性,易发生于流域主要土壤和植被类型覆盖区域,在此区域布设测点观测土壤水,可以更准确快速地捕获代表黄泥庄流域上层和中层平均土壤水分特征;采样点7、17和215可作为上、中层土壤的流域平均土壤水代表性点,利用它们预测流域土壤水平均值,可降低观测成本。研究成果可为流域土壤水监测方案设计提供参考。     

福建省地下水资源开发利用与保护探讨

福建省地下水资源天然补给量丰富,地下水水质总体良好,但可开采量有限,各地开发利用程度不均衡,地下水管理与保护工作比较薄弱。随着经济社会的发展,东南沿海地区地下水供需矛盾渐趋突出,生态环境与地质问题日益凸显。本文在总结福建省地下水资源现状的基础上,对地下水进行功能区划分,初步提出福建地下水管理与保护的建议,为进一步开展福建地下水管理工作提供技术依据,为实现地下水资源可持续利用,经济社会与资源环境协调发展提供保障。     

水文测验中两种测速垂线精简算法比较研究

随着中小河流治理项目的推进,改革水文测验方式,探索测流方式方法技术创新势在必行。本研究依托南京信息工程大学学生水文测验教学实习过程中组织开展的2次测速垂线优化精简实验,收集了渔梁水文站2次多测速垂线流量测验数据,针对原精简算法在流量误差最小的寻优过程中可能删去最有代表性的垂线这一问题,设计了直接寻求流量误差最小的测速垂线组合的新算法,并深入分析了两种精简算法对流量误差的影响。结果表明:测站目前采用的常测法选取的13根固定垂线代表性较好,流量测验精度较高;对比原算法,新的垂线精简算法在相同垂线数目下,流量误差更小,测验精度更高;由新算法,特殊水情下单垂线测流可考虑将垂线位置布设在起点距84 m处;流量相对误差大小随着优选垂线数量的增加呈指数递减规律。本研究所提的垂线精简算法有助于提高实验的精度,可为基层水文站开展垂线精简分析工作,进行测流方式改革提供参考。     

淮河上游紫罗山流域枯水频率及退水规律分析

应用枯季径流退水规律预报枯季径流总量和径流过程是枯季径流预报最常用、有效的方法。但目前,尚未有一种通用的分布可以很好地模拟所有枯水径流。以淮河上游紫罗山流域为研究对象,以1952～2010年各年最小7 d平均流量作为枯季径流统计特征序列,采用P-Ⅲ,LP-Ⅲ,GLO,GPA,LN3和GEV 6种分布,利用适线法、矩法等进行参数估计,推求经验频率对应的理论线型计算值。利用概率点据相关系数、四阶线性矩系数、确定性系数,均方根误差和平均绝对误差5个特征统计量,比较各分布线型拟合情况,确定该流域枯水频率最优拟合线型为P-Ⅲ分布。此外,利用退水曲线法推求各年份退水系数与多年综合退水系数。结果表明:流域年退水系数在0.007～0.200范围内波动,其变化与降水无关,随着最小7 d平均流量的变小而增大,流域多年综合退水系数为0.08。研究成果对合理开发利用水资源、保护河流生态系统平衡具有现实意义。     

森林植被对红壤坡地土壤水的影响

选取中国科学院桃源农业生态试验站内典型红壤坡地,利用TDR连续测定了林地与裸地的土壤含水率,分析森林植被对红壤坡地土壤水的影响.结果表明,相同条件下,森林植被影响下的坡地土壤含水率比裸地高,土壤干湿变化频率较裸地慢.由于森林植被冠层以及枯落物的遮蔽作用,林地内土壤蒸发强度较小,土壤含水率变化幅度较小.受冠层覆盖及植被根...     

岩溶裂隙对坡面饱和水流汇集的影响研究

针对传统基于松散介质特性建立的分布式水文模型难以模拟喀斯特流域的水文过程,在分布式水文-土壤-植被模型(DHSVM)基础上引入裂隙渗流立方定律,考虑裂隙导水介质各向异性对坡面饱和水流汇集的影响,实现了对DHSVM的改进,以适用于喀斯特流域的水文过程模拟.结果表明,喀斯特裂隙对坡面饱和水流路径及汇集产生影响,对水流汇集的影响由流域上游至下游逐渐减弱,为进一步研究喀斯特流域的水文过程提供了科学依据和理论基础.     

卡尔曼滤波与土壤水数值模型耦合推求渗透系数

本文采用非饱和土壤水数值模拟结合卡尔曼滤波实时校正技术推求饱和渗透系数,根据饱和渗透系数在强降雨期、无雨或小降雨期的变化,发现在强降雨期土壤中形成自由水后农田作物根系等大孔隙显著增大饱和渗透系数现象。以田间持水量作为控制条件,提出强降雨期采用土壤基质和大孔隙介质等效饱和渗透系数,可以有效地提高土壤水运动数值模拟的精度。本文选择安徽省五道沟水文实验站1997～1998年逐日土壤水含水率观测资料,进行参数率定,分析强降雨期大孔隙对分层土壤含水率计算的影响程度,采用1999～2000年土壤含水率观测资料,进行模型验证。结果表明,在有降雨及土壤含水率观测资料地区,采用该方法可以有效地推求大孔隙介质渗透系数及土壤基质和大孔隙介质等效渗透系数。     

基于水文模型与遥感信息的植被变化水文响应分析

针对地表覆被改变带来的流域水文响应存在不确定性这一问题,为了探索我国南方山区植被变化下的水文过程时空演变规律,依据东江流域的土地覆被类型,结合野外调查试验与遥感数据提取典型植被特征信息,利用考虑水文、地形、土壤、植被等多要素综合的分布式水文模型DHSVM,对流域内各种典型覆被情景下的水文过程进行模拟,进而分析植被变化引起的径流、蒸发、土壤水变化的响应关系。结果表明:大面积人工种植桉树林,将会对流域水文过程产生较大影响,地表径流深比现状针叶林增大17.5%,蒸散发量减小18.1%,洪峰流量也有所增加,流域洪水灾害发生概率加大;当流域现有针叶林生态系统退化为草地时,多年平均径流量增加24.4%,蒸散量减少25.3%,不利于自然流域的水源含蓄;针叶林、阔叶林和混交林三类森林植被更替对流域的水文过程影响相比其他植被类型要小。研究成果为分析流域变化环境下的水文过程时空演变规律及其生态环境效应提供参考,对我国南方山区水资源管理规划和生态环境保护具有实际意义。