基于混合产流与二维运动波汇流分布式水文模型

为了提高半湿润半干旱流域的洪水模拟与预报精度,基于GIS、RS和DEM技术,以DEM栅格为流域计算单元,构建了基于混合产流和二维栅格汇流的栅格型分布式水文模型(Grid-MK-2D模型),即混合产流模型是在蓄满产流基础上增加基于Green-Ampt下渗方法的超渗产流模型,坡面二维汇流计算采用基于栅格单元的分布式运动波模型水流演算,河道汇流应用一维运动波模型演算,运动波方程组由隐式有限差分求解。将Grid-MK-2D模型、Grid-MK-1D模型与新安江模型应用于半干旱的沁河孔家坡流域并对比分析。结果表明,两个基于DEM栅格的分布式水文模型(Grid-MK-2D、Grid-MK-1D)的模拟效果优于新安江模型,但GridMK-2D模型洪峰模拟效果更好。     

不同水文模型在老哈河流域的应用与比较

为研究不同水文模型在半湿润半干旱地区老哈河流域上的适用性,分别选取老哈河流域的西泉、初头朗两个子流域1970～2003年的实测资料,应用新安江模型和垂向混合产流模型进行模拟计算,并对比分析其模拟结果.结果表明,在西泉和初头朗流域,垂向混合产流模型的模拟精度总体上均高于新安江模型;垂向混合产流模型更适用于初头朗流域.     

三个水文模型在沂河洪水模拟中的分析

为探讨半干旱半湿润流域的产流机制,以沂河高里流域为例,采用HEC、TOPMODEL和新安江三个水文模型进行洪水模拟计算.在TOPMODEL模型中初步引入了初始土壤缺水量与地形指数间的经验关系式,结果表明在半干旱半湿润流域三个模型模拟效果良好.在洪峰及峰现时间,以超渗产流为机制的HEC模型比以蓄满产流为机制的新安江模型和TOPMODEL模型的模拟效果更好.     

基于DEM的分布式汇流模型及其在洪水预报中的应用

基于数字高程模型,并结合国外在河网水系提取的研究成果,归纳出提取河网水系的方法,并将其应用于实际的水系提取.建立了流域尺度的概念型分布式新安江模型,该模型在栅格单元中采用新安江模型作产流计算,根据单元的不同属性 （坡地、河道）及所推求的汇流时间场建立汇流模型.将此模型应用于淮河黄泥庄以上集水区域,对黄泥庄站的洪水过程进行了模拟研究,模拟结果符合洪水预报的规范要求.     

新安江模型汇流参数与地貌特征规律分析及应用

基于数字高程模型对皖南山区屯溪流域及其嵌套子流域进行数字化,提取了研究流域的面积坡度与河道平均坡度,以新安江模型汇流参数的物理意义为基础分析了参数与地貌特征间的规律,并进行了实例验证.结果表明,所得规律能较好地反演皖南山区7个流域的河网水流消退系数及河道汇流河段数,研究结果合理、有效.     

分散型流域地貌汇流模型的总体构想

针对集总型流域地貌汇流模型的局限性，提出了分散型流域地貌汇流模型的总体构想，包括单元划分方法，单元汇流过程模拟、汇流参数关系，汇流模型结构，参数估计方法以及分散型模型特点等。     

考虑人类活动影响的改进新安江模型水文预报

为定量描述小水库和小塘坝等人造水利工程对流域产汇流过程的影响,以白山流域为例,引入自由虚拟水库的概念,建立了改进的三水源新安江模型,并应用于八场洪水的预报模拟,对原始和改进的新安江模型的模拟结果进行对比分析。结果表明,小水库和小塘坝对洪峰流量具有滞后作用,改进的新安江模型对白山流域产汇流的模拟较原始三水源新安江模型效果好。     

塘坝洼地蓄水对河川径流的影响研究

受流域平原洼地塘坝滞蓄影响,我国北方长期干旱后出现初期降雨不产流现象,在三水源新安江模型的基础上需增加一个线性水库以反映塘、坝洼地的蓄水影响,并应用于北方半湿润地区的蓟运河流域.结果表明,改进后的三水源新安江模型在率定期与验证期均取得较好的模拟效果,确定性系数达80%以上,并能定量分析塘坝洼地调蓄对初期降雨径流的影响.     

改进的分布式水文模型在渭河流域的适用性分析

将具有物理机制的Green-Ampt下渗曲线引入到基于数字高程模型(DEM)的分布式水文模型(DDRM)中,在DDRM的栅格结构中增加了超渗产流模块,实现了对DDRM模型的改进。将原模型、改进的模型和新安江模型在渭河流域进行应用和验证,探讨了DDRM模型在半干旱半湿润地区的适用性,即采用渭河流域1km×1km的DEM提取流域特征信息并划分子流域,并以子流域作为空间分解单元,借助多线程并行化计算提高了模型计算效率。从Nash-Sutcliffe效率系数、径流深相对误差角度对模拟结果进行比较分析,表明改进的DDRM模型模拟效果优于原模型;改进的DDRM模型径流深相对误差小于新安江模型,但NashSutcliffe效率系数略低于新安江模型;且由于产流机制的改变,改进前后模型模拟的两种水文要素分布也呈现出一定的差异。     

Thornthwaite经验公式在降雨径流模拟中的适用性研究

利用增加时间步长离散化处理后的Thornthwaite经验公式在新安江-海河模型结构上增加流域蒸散发能力计算模块,代替原模型中实测蒸发数据的输入;并对气象数据进行插值处理,将蒸发输入由集总式变为分布式。以子牙河平原区献县流域为例,分别利用改进前后的新安江-海河模型进行日径流模拟。结果表明,基于温度的Thornthwaite经验公式能够代替实测蒸发数据有效地进行日径流模拟,减少了对实测资料的依赖,为半湿润半干旱流域适合于降雨径流模拟的蒸散发计算提供了一种简便的计算方法。     

基于地貌单位线汇流的新安江模型在洛阳河流域中的应用

针对无资料地区的洪水预报和设计洪水计算常受到降雨流量等资料制约的问题，以洛阳河流域无资料地区为例，通过DEM数据提取洛阳河流域霍顿地貌参数，计算洛阳河流域地貌单位线，从而建立起流域汇流与地貌参数之间的响应关系，并采用三层蒸散发和蓄满产流模型，构建基于地貌单位线汇流的新安江模型，同时结合遗传算法和客观优选法思路对洛阳河流域洪水进行模拟演算，并与传统的新安江模型结果进行对比分析。结果表明，基于地貌单位线汇流的新安江模型能取得较理想的模拟结果，可为中小河流无资料地区的水文分析计算提供可靠的技术支撑。     

无调控小水库群对寿昌江流域洪水预报的影响

为研究小型水库群对流域洪水过程的影响程度,在三水源新安江模型的基础上,引入自溢式虚拟水库对产汇流环节进行改进,构建了受无调控小水库群影响的流域洪水预报模型。将改进的新安江模型应用于流域模拟中,对比分析改进、无改进新安江模型模拟结果表明,改进的新安江模型对于寿昌江流域具有良好的适应性,并能显著提高洪水模拟精度。研究成果可为无调控小水库群影响的流域洪水预报提供参考。     

基于基本单元的沿渡河流域分布式汇流模型

在概化基本单位为"V"形基本单元和马蹄形基本单元基础上,提出了分布式汇流模型(即坡面汇流、河道汇流模型).给出了坡面汇流"V"形、马蹄形基本单元面积-时间曲线及时段单位线方程,推求了基本单元坡面最大汇流时间;利用马斯京根法建立了河道汇流的水量平衡方程和槽蓄方程.以沿渡河流域为例,概化出59个基本单元,计算出内、外单元的平均面积、链长及坡长,采用新安江模型分析沿渡河流域的雨洪资料,利用其中10场地表径流资料对模型参数进行率定,验证结果表明模型合理可靠,具有较好的实用价值.     

基于不同网格分辨率的大尺度模式径流的汇流分析

径流量往往基于较大空间尺度计算求得,再采用汇流模型将径流量转换为河道流量过程。对于大尺度的汇流模型,汇流网络与流域实际河网差别较大,因此采用不同网格分辨率计算分析大尺度径流量的汇流,并应用单位线法和线性圣维南方程计算坡地和河网汇流。结果表明,实际汇水面积随着网格分辨率的不同变化很大;不同时间尺度和网格分辨率下的流量结果的偏差与实际汇水面积和流量值本身大小有关;网格分辨率对流量的影响形式在较大的时间尺度上更加明显。     

流域分散入流非线性汇流模型及其应用

考虑到流域降雨的时空变化和流域地形、河道特征对流域汇流的非线性影响，建立了以并联水库模式为基础的流域分散入流非线性汇流模型。将模型应用于洋河水库洪水预报，取得较为满意的效果。     

一个以DEM为基础的分布式水文模型

研究了如何将从DEM中提取的河网、水流路径等流域特征应用于分布式水文模型。建立了一个以传统产流模式为基础进行产流计算、网格间沿虚拟汇流网络进行汇流的分布式水文模型，并在我国东北部分流域进行了应用。重点研究了以DEM为基础的汇流方法，用汇流时间和线性水库相结合的方法进行汇流演算。结果表明，该方法提高了大尺度水文模拟的精度。     

考虑降雨强度的汇流速度计算方法

以沿渡河流域为例,提出了同时考虑地形和降雨特性的汇流速度计算方法,引入半经验公式确定TOPMODEL模型中的地表径流演进速度,基于曼宁公式和连续性方程构建了降雨强度、地表坡度和汇流面积与地表径流演进速度的多元相关关系,并与采用单一平均汇流速度的TOPMODEL模型计算结果做了对比.结果表明,该方法模拟效果更好.     

地貌单位线理论与概念性流域汇流模型的联系

通过推导地貌单位线和建立一般概念性流域地貌汇流模型，从理论上证明在一定条件下，概念性流域地貌汇流模型的响应函数等价于同级流域的地貌单位线；单元坡地或河道概念性元素的响应函数等价于水质点在坡地或河道状态等待时间的概率密度函数。研究结果表明：概念性元素的响应函数可近似地表达水质点等待时间的概率密度函数；Ｈｏｒｔｏｎ的地貌律理论可应用于概念性流域汇流模型。     

TOPMODEL模型在长江上游无资料地区的水文模拟

针对无资料地区水文模拟精度不高的问题,以长江上游李庄、朱沱、寸滩、宜昌四个子流域为例,假定其中一个流域无实测资料,其余流域为参证流域,分别选择TOPMODEL模型和新安江模型,以多目标算法MOCSCDE进行模型参数率定后,移用于无资料流域,开展水文模拟研究工作与结果分析。结果表明,TOPMODEL模型径流模拟结果与实际具有更高的拟合度,更适用于无资料情况下的流域水文模拟,为TOPMODEL模型在无资料地区的应用提供一定依据。     

基于新安江模型的考虑超渗产流及塘坝调蓄的洪水过程模拟

针对山丘区众多小型水库、塘坝的兴利库容大小不一致,先蓄满的水库塘坝率先溢流,全部水库塘坝蓄满后全部溢流的现象,提出了一种改进模型,即在新安江模型中嵌入超渗产流和塘坝调蓄模块,建立了同时考虑超渗产流和塘坝调蓄影响的流域水文模型,选用大汶河黄前水库流域大水年份实测水文资料进行率定和验证,并与未考虑超渗产流影响和塘坝调蓄影响的计算结果进行了对比分析。结果表明,当不考虑超渗产流影响时,模拟的洪峰偏低;当不考虑塘坝调蓄影响时,模拟的洪峰偏高、峰现时间提前。可见在新安江模型中同时考虑超渗产流和塘坝调蓄的作用能有效提高半湿润区流域洪水过程模拟的精度。