双超模型在半湿润地区的应用

中国北方多属半干旱、半湿润地区,其降雨径流的形成过程较为复杂,既有蓄满产流,又有超渗产流.针对这种产流现象,分析其物理机制,在前人研究的基础上,探讨了适用于超渗产生地表径流、超持产生壤中流的"双超"产流模型和汇流模型,并将其应用于文峪河流域,进行了洪水模拟应用.研究结果表明,洪水过程的模拟预测结果与实测结果基本吻合;对于不同年份降雨的洪水模拟,除少数敏感的模型参数外,其它模型参数几乎不变,说明该模型弹性较好,因此该模型在这类地区具有较强的适用性和实用性.     

双超模型在半湿润地区的应用

中国北方多属半干旱、半湿润地区,其降雨径流的形成过程较为复杂,既有蓄满产流,又有超渗产流,针对这种产流现象,分析其物理机制,在前人研究的基础上,探讨了适用于超渗产生地表径流、超持产生壤中流的＂双超＂产流模型和汇流模型,并将其应用于文峪河流域,进行了洪水模拟应用,研究结果表明,洪水过程的模拟预测结果与实测结果基本吻合;对于不同年份降雨的洪水模拟,除少数敏感的模型参数外,其它模型参数几乎不变,说明该模型弹性较好,因此该模型在这类地区具有较强的适用性和实用性。     

实时洪水预报模型及其在大盈江梁河段的应用

对流域产流的物理过程进行了分析,建立了地面及地下净雨划分的数学公式及流域产流的计算方法.采用系统分析的方法,将流域汇流过程视为流域的系统作用,从而建立了地表径流和地下汇流的计算模型.同时对模型的预报值进行了修正,使得预报精度更高.通过对该实时洪水预报模型在大盈江梁河段的实际应用,验证了该模型的可行性.     

蓄满产流模型应用于寒冷冻土地区有关问题讨论

评价了蓄满产流模型的优越性,分析了模型在寒冷地区的适应性和存在的问题.考虑到冻土的不透水、蓄水调节和抑制蒸发的作用与性能,以及冻土水文的季节变化特点,在分析冻土产流机制的基础上改进了适应寒冷地区的计算方法.以小兴安岭北坡清溪站为例,应用改进的模型作降雨径流预报,收到了较好的效果.     

山区流域强降雨情况产流模式研究—以涪江平通河流域为例

山区流域极端强降雨导致的山洪灾害频发,造成生命损失和经济活动的巨大破坏。科学的认识这类极端天气下灾害的发生、发展过程,对实现灾害监测和风险管理十分重要。山洪过程的模拟是认识这一灾害的重要科学手段,而模型计算精度是山洪模拟的关键。将超渗、蓄满产流模型与运动波地貌瞬时单位线水文模型（简称KW-GIUH模型）进行融合,优选出适合山区流域强降雨情况下的产流模式,从而提高山洪过程的模拟精度。以典型山区流域涪江一级支流平通河为研究对象,选取了两场次历史强降雨过程进行模拟。研究结果表明：无论超渗或蓄满产流模型与KW-GIUH模型进行融合后,其模拟精度比KW-GIUH模型所模拟的径流过程更接近实际情况;而先超渗后蓄满的混合产流模式较单一的超渗或蓄满产流模式模拟效果更优。适合山区流域强降雨情况下的产流模式为先超渗后蓄满的混合产流模式,其中产流模式的转变出现在第一次连续降雨基本结束之时,即在第一次洪峰之前基本以超渗产流为主,随后的产流方式以蓄满产流为主。     

考虑蓄满产流机制的流域分布式产汇流模型

洪水预报通常基于降雨径流模拟进行。以山坡水文学理论的蓄满产流机制为出发点,展开了对山区流域降雨径流模拟的研究,以此建立分布式三水源产汇流模型。首先,对研究流域进行离散化,以数字高程数据为基础提取流域的地形数字特征,使离散化坡面单元的数据同时完成自动匹配,实现参数的空间离散化,为模型的应用提供参数支撑。其次,采用水流连续方程和达西公式计算单元坡面内的产流量;以圣维南方程组简化的运动波方程为控制方程,推导出坡面流近似的偏微分方程,利用特征线法对每一单元坡面进行汇流计算。所建分布式水文模型可模拟从非饱和壤中流漫溢到坡面单元上形成饱和坡面流的暴雨径流过程。同时借由马斯京根-康吉法衔接了坡面离散单元水文子过程与主河道的汇合。最后选取美国古德温河流域典型的降雨过程进行次洪过程模拟,采用确定性系数、相关系数来评定模拟精度,结果表明其模拟精度达到了径流过程模拟和作业预报的精度要求。总体来说,所建分布式产汇流模型不但适用于单一坡面的径流分析,且能够应用于一般流域以进行降雨径流过程的模拟,在一定程度上可为防洪调度提供参考依据。     

降雨移动方向对坡面径流的影响机理

通过基于物理概念的水文响应数值模拟,研究了降雨移动方向对坡面地表径流的影响机理.模拟中降雨移动速度不变,分别沿模拟坡面轴线向上和向下移动,降雨强度设为恒定值4.0×10-5 m/s.通过分析下游出口边界处的流量过程曲线和坡面轴线上观测点的压强水头变化,分析降雨移动对坡面径流的影响.结果表明,降雨移动方向主要是改变坡面水文条件、影响坡面水文响应,进而影响地表径流特征.当降雨沿坡面向上游移动时,坡面出口处的流量过程曲线的径流上升更早、径流峰值略低、径流从开始发生至到达峰值所需时间更长、径流整体历时略长;当降雨沿坡面向下游移动时,坡面中部及靠近下游边界部分在降雨开始前就已经饱和,从而影响产流,坡面全部达到饱和的时间更早,坡面下游边界饱和的时间略短.     

牛栏江流域径流模拟与实时预报

考虑到流域气候、下垫面、资料等特征和受人类活动强烈影响条件下对流域产汇流的非线性影响,通过改进时变增益水文模型(TVGM),建立了上层为地表径流和下层为壤中流的流域非线性产流模型;采用1条统一的无因次分配函数曲线来演算径流输出过程;利用可变遗忘因子递推最小二乘算法进行流域洪水实时预报校正,并将研制的模型应用于长江上游牛栏江流域的洪水预报中,用1980~1993年暴雨洪水资料作为模型参数率定期,1996~2002年暴雨洪水资料作为模型检验期.实例研究表明:所建模型合理可行,计算具有一定的精度,效果较为满意.     

产流模型在内夹河流域汛期的应用研究

应用内夹河流域汛期的实测资料,对目前常用的几种产流模型进行了对比研究,分析出了适合该流域汛期的产流模型．     

自由入渗及其应用

通过自由入渗及其应用的研究,提出了判断地表产流的标准以及喷洒灌溉条件下各种土壤的最大喷洒定额及喷洒强度     

概念性流域水文模型的比较

对5个著名的概念性模型,从模型结构的水源划分、产流机制、汇流计算及产流空间分布不均匀性的考虑等方面进行了比较分析,选择4个湿润或半湿润地区流域为研究对象,对各模型进行了应用检验.研究表明:各模型径流成分基本一致,但划分技巧不尽相同;各模型均包含蓄满机制,个别还考虑了超渗机理;汇流计算基本采用传统的方法,如单位线法、马斯京根法、线性水库法;只有TOPMODEL和新安江模型考虑了产流空间差异性问题.应用结果表明:产流机制对各模型的模拟结果影响较大,蓄满模型在湿润地区效果更好,而在半湿润地区,同时考虑了超渗机理的模型比其他模型适用.     

黄土坡面退水及其氮污染试验研究

坡面退水及其污染物负荷是研究坡地水文过程和污染物迁移机理的重要组成部分.通过室内模拟降雨试验,分析了黄土坡面退水情况及降雨因素、地形地貌和农业管理措施对退水的影响,同时从降雨-径流-土壤相互作用角度探讨了退水矿质氮的浓度和负荷量.结果表明:①黄土坡面退水以地表径流为主,退水时间、退水量和退水强度远小于降雨期地表产流;②降雨强度、地表覆盖(牧草和秸秆覆盖)和地形地貌(坡度和坡长)对坡面退水影响较大,降雨期和退水期的产流强度均与雨强呈对数增加趋势;③降雨停止后,坡面径流的流速减小,与土壤相互作用时间较长,致使退水矿质氮浓度普遍高于降雨结束时径流矿质氮浓度,坡长越长越明显;④坡面退水矿质氮流失以NO3--N为主,NH4 -N流失量较低.     

产流模型在内夹河流域汛期的应用研究

应用内夹河流域汛期的实测资料，对目前常用的几种产流模型进行了对比研究，分析出了适合该流域汛期的产流模型。     

下渗的分析与计算

<正> 暴雨产流过程是极为复杂的过程,是过去和当前水文学研究的一个中心课题。下渗过程是暴雨产流过程中最基本的问题,因此,研究暴雨产流过程必须研究下渗过程。下渗过程是一个很复杂的问题,涉及的面广,需要研究的问题也很多,本文着重论述下渗各个阶段的划分以及各个阶段的下渗计算问题。     

简单屋顶绿化的滞蓄特性

设计了模拟降雨与数据采集系统,研究了短时强降雨下简单屋顶绿化基质(配比：陶粒57.0%、草炭41.5%、保水剂1.5%)的降雨产流过程,基于37次模拟降雨实验,归纳了降雨产流的一般过程、规律和特性,分析了降雨强度、基质厚度和基质初始含水率对简单屋顶绿化滞流蓄水特性的影响。结果表明：基质厚度和基质初始含水率对简单屋顶绿化的蓄水特性有显著影响,基质初始含水率越低、基质厚度越厚时蓄水特性越佳。建立了产流时间数学模型,简单屋顶绿化降雨产流时间与降雨强度呈负相关,同时也受初始含水量和基质厚度影响。随着干湿循环次数增加,基质的厚度总体呈现下降趋势,储水性能逐渐下降,延迟产流时间逐渐缩短。     

基于Green-Ampt模型的生物滞留池设计参数影响研究

基于Green-Ampt理论,建立了生物滞留池水分运动数学模型,研究了不同降雨工况下生物滞流池产流过程及设计参数对设施水文效应的影响特性.结果 表明:三种设计降雨工况下,生物滞留池产流峰值均显著小于径流峰值,产流延时均大于500 min,得到了较好的径流调控效果,但随着降雨强度增大,设施的产流时刻提前,对径流峰值削减能力有所减弱;在四种设计参数中,内部储水区高度对地下水排放比例影响最大,填料层厚度、填料渗透系数和蓄水层深度的影响微弱;填料渗透系数对表层积水时长影响最大,其次为填料层厚度和蓄水层深度,内部储水区高度几乎没有影响;填料层厚度和内部储水区高度对径流量削减率影响最大,其次为填料渗透系数,蓄水层深度影响最小;蓄水层深度对径流峰值削减率影响最大,其次为填料层厚度及渗透系数,内部储水区高度影响甚微.     

受水库群影响流域产流模型的研究

本文从研究流域上大中型水库及小水库群(包括塘堰)在防洪、灌溉、发电中的调蓄作用及运用基本规律出发,在天然流域产汇流预报原理基础上,提出了一整套考虑上游水利水电工程影响的产流预报方法。该法应用于广东枫树坝流域,使产流预报方案的合格率从原来的85.1%提高到91.7%,并克服了原方案在汛初和久旱后预报洪水的产流量远远偏大的问题。     

干旱半干旱地区流域水文模型的适用性

以干旱半干旱地区的辽宁省东白城子和叶柏寿流域为研究实例,通过建立新安江模型、辽宁西部非饱和产流模型和时变增益模型,利用场次洪水观测资料进行模型的率定与验证,比较分析场次洪水在率定期与验证期的模拟预报效果,最后讨论分析了3种水文模型在干旱半干旱地区洪水预报的适用性.结果表明,以蓄满产流为核心的新安江模型不适用于干旱半干旱地区,适用性最差;辽宁西部非饱和产流模型较新安江模型模拟效果有所提高,但仍无法满足洪水预报的精度要求;考虑降雨强度的时变增益模型模拟效果最优,在干旱半干旱地区的适用性最强,具有良好的发展潜力.     

城市地面径流污染监测方法的试验研究

提出了一种用人工降雨模拟仪监测城市地面径流污染的新方法,为研究城市地面径流污染的规律提供了一种成本低、方法简便的有效工具.     

低影响开发小区降雨径流的滞留与滞后效应

为解决海绵城市建设中低影响开发（low impact development,LID）小区降雨径流滞后效应量化研究不足的问题,基于中国深圳市麻磡环保产业园内3种LID组合设施（停车场-雨水花园、屋面-高位生物滞留池-渗透铺装-植被草沟、屋面-高位生物滞留池-渗透铺装-植被草沟-雨水花园）的降雨径流连续观测数据,系统评估了LID对径流的滞留和滞后效应,分析了LID设施组合和降雨特征等对滞留和滞后效应的影响．结果表明,LID可滞留75.0%～86.5%的降雨量,且在累计滞留降雨量达到2.2～9.9 mm后才开始产流;相对于降雨过程,LID产流的结束时间、质心位置和峰值位置分别滞后100～115、30～68和13～34min;LID设施的串联有助于提高径流滞后效应;随着雨前干旱时间延长,LID开始产流时对应的累计雨量增加;随着降雨量或降雨历时的增加,产流停止时间和质心位置的滞后效应增强;而降雨强度越小、峰值越靠前,峰值位置的滞后效应越强．研究结果有助于提高LID对降雨径流滞后效应的认识．