基于VIC-3L模型的黑河上游流域径流模拟研究

为解决我国西部地区气象水文站点稀少、分布不均匀的问题,并充分表达气象要素的空间差异性,利用VIC-3L模型对黑河上游山区流域进行了模拟研究,以检验该模型在干旱区较细网格尺度上的适用性和模型参数移植以及改造的可能性。模型所需要的土壤参数和植被参数主要通过野外实测、土壤普查数据或根据有关参考文献获得。模拟结果显示,在日、月尺度上的径流模拟变化趋势与实测径流除了在时间上有大约2~3 d的滞后外,其他方面较为吻合,在丰水年日、月尺度上的径流模拟远好于同尺度上枯水年的模拟精度,说明模型在研究区具有一定的适用性,但有待于进一步改进。     

基于 TOPKAPI 模型的湿润流域洪水模拟

为了研究分布式水文模型在湿润流域的应用效果,将基于物理的分布式TOPKAPI模型应用到淮河上游息县以上流域,模拟该区域2007-2017年间的11场次洪水过程,分析模型的适用性。结果表明,TOPKAPI模型在湿润流域场次洪水模拟中精度尚可,但随着流域面积的增大,大坡岭、长台关、息县的平均纳什效率系数依次为0.54、0.5、0.29,模拟精度有所下降;在合理范围内调整滞时,平均纳什效率系数最多提高0.2,在合理范围内调整河网蓄水消退系数,平均纳什效率系数最多提高0.3,考虑滞后演算法的TOPKAPI模型的平均纳什效率系数能达到0.7。分析结果表明,合理采用滞后演算法的TOPKAPI模型能有效用于湿润流域的洪水预报。     

基于SWAT模型的岷江上游水文模拟及径流响应研究

选取岷江上游为研究区域,利用紫坪铺水文站1966—2009年的实测气象、水文数据,基于SWAT分布式水文模型分别对研究区年、月径流量进行模拟,并定量分析气候变化和人类活动对径流量的影响。结果表明：SWAT模型适用于研究区的年、月尺度的径流量模拟,且率定序列长更有利于率定的准确性;通过M-K检验,确定研究区径流突变年为1990年,气候变化和土地利用变化对径流量变化的贡献分别占84.69%、15.31%,气候变化影响占主导地位;各类土地利用类型调节径流的效果为：林地>高覆盖度草地>低覆盖度草地>耕地;研究区内气温每变化10%,径流量变化0.01%～3.49%,而降雨量每变化10%,径流量变化16.19%～20.42%。     

黑河流域上游径流变化及其归因分析

基于莺落峡站径流资料,结合流域内气象因子及土地利用类型的变化情况,采用Budyko假设下的张橹经验公式,定性和定量分析了不同因素对黑河流域上游径流变化的影响。结果表明:(1)1960-2015年研究区径流量显著增加,在1997年和2004年存在变点,据此将研究期划分为基准期(1960-1997年)、突变期I(1998-2004年)、突变期II(2005-2015年);(2)降水、潜在蒸散发与永久性冰川雪地面积三者的变化与径流变化在一定程度上呈现一致性;降水和永久性冰川雪地融化对径流增加产生正效应,潜在蒸散发对径流增加产生负效应;(3)突变期I时段三者变化对径流变化的贡献率分别为149%、-83%和34%;突变期II时段三者的贡献率分别为138%、-35%和-3%。     

半湿润半干旱地区TOPKAPI模型的洪水模拟

为了探索分布式水文模型在半干旱半湿润地区的应用效果,选用基于物理的分布式水文模型TOPKAPI,研究其在国内中小流域的适用性。选取半湿润地区马渡王流域、板桥流域及半干旱地区志丹流域作为典型研究流域,分析2000年~2010年的8场洪水模拟精度等特征值。结果表明,模型在半湿润地区取得较好的应用效果,验证了模型的合理性和适用性;而在半干旱地区模拟精度较差,适用性不好,但可用于中小河流洪水模拟,基本满足流域洪水预警的应用要求。     

SWAT模型在金沙江上游小流域径流模拟中的应用

为探讨SWAT分布式水文模型在金沙江上游小流域水文过程模拟中的适用性,选择金沙江一级支流冲江河流域为研究区,利用该小流域控制站来远桥水文站1961~2012年月径流量数据进行模型参数率定与模型验证研究。结果表明：SWAT模型对金沙江上游山区小流域径流模拟精度较高,冲江河流域率定期和验证期月径流模拟值与实测值的相关系数分别达0.97和0.81,平均相对误差分别为16%和20%,纳什系数Ens分别为0.84和0.82。     

冰冻圈水文过程对黑河上游径流的影响分析

黑河上游处于高寒山区,开展冰冻圈水文过程对径流的影响研究,对于判断该地区径流变化趋势及其可持续性具有重要意义。本文应用基流分割、逐步多元回归等方法,分析了1960—2013年黑河上游出山径流量的变化及其原因,重点估计了融雪、冰川融化对径流的贡献,探讨了土壤冻融过程对径流变化的可能影响。分析结果表明,黑河上游山区河川径流在近54年间呈现上升趋势,其中以基流部分的上升为主。降水与气温变化对河川径流上升均有较大贡献。导致春季径流增加的主要因素为温度、降水次之;导致秋季径流增加的主要因素为降水、温度次之。夏季黑河上游东支的雨强有显著增大趋势(日雨量增幅为0.9 mm/10 a),对于河川径流贡献的比例约为15%。黑河山区的逐年降雪量变化不显著,冰川融化对径流增加的贡献小于10%。由此推断气温上升导致基流增加的主要原因是:气温升高导致高寒山区冻土活动层增厚,增加了土壤蓄水容量,从而导致降雨下渗量增加和基流量增大。由于黑河上游冻土分布广泛,未来气温持续上升的情况下,这种产流机制变化导致的基流增加具有可持续性。     

基于HBV模型的高寒区径流模拟研究

高寒区产汇流规律复杂,且水文实测资料稀缺,给流域径流分析带来诸多挑战。以宗通卡坝址以上流域为研究对象,采用传统的水文比拟法,依据干流上下游水文站资料,推求坝址1960~2009年月径流系列。同时基于全球气象数据产品,考虑融雪径流的影响,构建了适用于该流域的HBV半分布式水文模型,模拟坝址1960~2009年月径流系列。通过对比两种方法的径流成果,分析其异同,认为HBV模型可用于高寒区径流模拟。     

金沙江中上游流域未来径流模拟研究

为了探究金沙江中上游流域未来径流变化趋势,为流域防洪规划提供依据,基于SWAT水文模型,选用CMIP5数据集建立未来时段的全球气候模式,从时间和空间尺度解析研究区2022—2050年径流变化趋势。结果表明：流域2022—2050年降水量和平均气温均高于基准期,并且呈现上升趋势,其中流域南部降水量增幅较大,流域北部气温增幅较大。在RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5 3种气候情景下,2022—2050年年径流量均呈现增大趋势,变化率分别为5.79×10⁸、5.53×10⁸、2.99×10⁸ m³/a。相较于基准期,未来春季和秋季径流量呈现减少趋势,夏季和冬季径流量呈现增加趋势,冬季径流量增幅达到了10%。流域产流量呈现从西北到东南依次增加的特点,相较于基准期,流域南部产流量均呈现增加趋势。未来径流量呈现增加趋势,冬季径流量增幅较大,可能会发生冬汛等极端水文事件,流域南部受洪水威胁的可能性进一步增大。     

基于CEEMD-BP模型的汾河上游月径流预测

为了减轻径流序列的非线性、非平稳性对径流预测结果的影响,针对汾河上游上静游站、汾河水库站、寨上站及兰村站1958—2000年的月径流序列,采用CEEMD法及BP神经网络,建立了汾河上游月径流预测的CEEMD-BP模型,并与单一BP模型及EMD-BP模型的预测结果进行了对比分析。结果表明:验证期CEEMD-BP模型径流预测的平均绝对误差、均方根误差与单一BP模型相比分别减小53%～62%、48%～65%,与EMD-BP模型相比分别减小34%～46%、30%～43%;CEEMD-BP模型模拟期、验证期的确定性系数均大于0.9,预测精度均为甲级,因此CEEMD-BP模型用于非线性、非平稳性径流时间序列预测是可行、有效的。     

基于SWAT模型的寒区小流域径流模拟及径流成分研究

由于冻土、降雪及融雪入渗等影响因素的特殊性,寒区流域产汇流特性都有别于非冻区,使寒区径流模拟研究较为困难,已有的研究内容对寒区小流域的径流模拟研究以及径流成分分析还比较少。为探讨寒区小流域径流模拟方法并分析流域内径流成分组成,以永翠河流域为研究区域,选取1994—2015年共22年的水文气象资料,构建SWAT模型,以决定系数（R2）和效率系数Nash-Sutcliffe (NSE)评价SWAT模型的适用性,并基于构建的SWAT模型分析永翠河流域径流成分组成。结果表明,SWAT模型能够较好的模拟寒区小流域的径流过程,各径流成分中壤中流占比最大,地表径流次之,地下水占比最小,且三种径流成分产水量总体都呈现上升趋势。     

基于SWAT模型的清江流域径流模拟研究

SWAT模型已有针对北美地区流域建立的数据库,将模型应用于我国流域时,需要另行构建数据库,主要包括土壤数据库和天气发生器。以清江流域作为研究对象,分别采用SPAW程序和土壤渗透率经验公式估算土壤水分参数及土壤下渗率,对研究区土壤按美国标准采用水文分组等方法建立土壤数据库;利用PcpSTAT、Dew02等程序估算部分难获得的气象因子,构建天气发生器。依据前述数据库建立的SWAT模型对清江流域径流分别进行月模拟和日模拟,结果表明,构建的SWAT模型在清江流域的应用取得了良好效果,模拟精度较高,对该地区水资源管理具有一定的参考和借鉴价值。     

基于VIC模型的修河干流径流模拟研究

为了更好地对修河流域水资源进行科学合理的规划与评价,以修河干流虬津站断面以上控制流域为研究区域,构建修河干流流域大尺度分布式VIC模型(Variable Infiltration Capacity,VIC model),利用普林斯顿气象同化数据集驱动模型进行流域的径流模拟研究,以纳什效率系数NSE和相对误差Er两个评价...     

基于SWAT模型的金华江上游土地利用变化对径流影响的研究

流域内土地利用变化对水文循环有着重要影响。本文通过在金华江上游建立SWAT模型,模拟了不同土地利用情景下流域径流的变化特点,结果表明:SWAT模型模拟精度高,其中验证期Ens=0.85,R2=0.85,Re=0.07,可以模拟及分析流域水文对土地利用变化的响应;在该流域内,林地有减少径流量的作用而草地和耕地相反;保护耕地使流域内农业产量增加但也使径流量增加,且增加量集中在雨季。     

基于GEV模型的开都河上游降水模拟

基于开都河流域上游降水数据,采用GEV模型进行极值降水的模拟和分析。结果表明:AMS1序列的形状参数大于0,服从Fréchet分布;在较高重现期下由轮廓似然方法估计的置信区间比Delta方法更准确;重现水平的轮廓似然函数曲线在较高重现期之下呈较显著不对称性;基于非平稳GEV模型得到极值降水设计值,其在1958年的100年一遇设计值到2010年下降为接近50年一遇,预示着未来发生极值降水和洪灾的风险加大。     

TOPKAPI模型在伊河流域的应用研究

TOPKAPI模型是一个以物理概念为基础的分布式水文模型,它将壤中流、坡面流及河道水流概化为运动波模型,通过对非线性运动渡模型进行空间积分,可导出3个结构相似的非线性水库微分方程,分别描述壤中流、饱和或不透水层的陆面径流以及河道水流过程.在伊河流域的应用表明,以空间分辨率为1 km的网格为基础.采用1 h与1 d时间步长进行洪水模拟都可以取得很好的效果.即TOPKAPI模型与时间尺度无关.     

基于VIC模型的龙滩水库流域径流模拟研究

基于大尺度陆面水文模型VIC(Variable Infiltration Capacity)模型,采用纳什效率系数和相对误差作为评判标准,探讨VIC模型在龙滩水库流域上的适用性,并对径流的时空分布进行分析的结果表明,VIC模型在龙滩水库流域具有良好的适用性,率定期和验证期的月径流模拟Nash-Sutcliffe效率系数均在0.85以上,相对误差大部分在10%以内,满足流域水资源评价与规划的要求;VIC模型对径流变化过程具有较好的模拟效果,峰现时间模拟较准确,对峰值流量的模拟效果略有不足,且丰水年模拟效果优于枯水年模拟效果;流域径流在空间上呈现东多西少,北多南少的分布特性;与基准期相比,流域在2001年~2010年多年平均径流呈现出一定的减少。     

基于SWAT模型的干旱绿洲灌区径流模拟研究

为研究干旱绿洲灌区的径流变化规律,采用1955—2017年的中国大气同化数据集(CMADS)、传统水文气象站数据、土地利用数据、土壤数据、数字高程数据,构建了基于SWAT的焉耆盆地分布式水文模型。并应用SUFI-2(Sequential Uncertainty Fitting)算法分析参数的敏感性,使用SWAT-CUP(SWAT Calibration Uncertainty Procedures)软件对影响径流模拟结果的几个重要参数进率定,利用1991—2017年的实测径流量进行模型验证。结果表明:新疆焉耆盆地长时间尺度下径流的模拟值与实测值吻合良好,模型率定期和验证期的纳什系数NES均在0.82以上,皮尔逊相关系数R~2分别为0.86和0.90,相对误差■小于10,由此表明该SWAT模型在焉耆盆地的适应性良好。基于此,模拟了RCP4.5和RCP8.5情景下焉耆盆地从现状年到2100年的径流变化,结果表明开都河流域的降水量变化对焉耆盆地的径流量影响显著,即在降水量增加20%,温度升高2℃时,径流量较现状年增加了26.53%。     

SWAT在淮河上游地区径流模拟中的应用研究

为了对淮河淮滨以上流域进行径流模拟,构建了适用于该流域的分布式SWAT模型,采用泰森多边形法产生子流域的面雨量,并以径流资料对模型进行率定和验证。结果表明,采用泰森多边形法处理降雨数据的模拟精度明显高于采用代表站法的模拟精度;SWAT模型对于平水年的模拟精度优于丰水年和枯水年,但对多峰的复杂径流模拟精度不高,说明SWAT模型产、汇流模块不够精细,难以模拟复杂的径流情况。     

基于SWAT模型的滦河流域径流模拟

应用SWAT模型对滦河流域进行了天然径流模拟,以承德、三道河子和滦县3个水文站的还原径流量对模型进行了参数率定与模型验证,基于模型模拟结果分析了下垫面变化对径流的影响。结果表明:滦县水文站率定期与验证期月径流模拟值与实测值的相关系数、确定性效率系数均在0.90以上,相对误差控制在5.00%左右,表明模型具有较高的模拟精度;与1985年相比,2000年土地利用的变化主要是林地面积减少与耕地、草地面积增加,导致径流量增加了2.91%,而年内降水量的增加则强化了下垫面变化对径流的影响程度。