城市流域径流峰值对降雨时空异质性的响应

基于高时空分辨率的降雨产品,采用RainyDay暴雨生成器生成具有不同时空分布情景和降雨历时的设计降雨,通过分布式水文模型GSSHA模拟分析径流峰值对降雨时空异质性的响应规律,结合协方差分析方法和所构建的降雨时空异质性指标体系,定量研究不同降雨时空异质性指标对径流峰值的影响。结果表明:耦合短时序(2008—2016年)栅格降雨数据和RainyDay暴雨发生器,可以生成与实际降雨时空分布相似的流域设计降雨;降雨时空异质性对径流峰值具有显著的影响,其影响比降雨历时和降水量对径流峰值的影响大;雨峰系数、降雨集中度、1 h最大降水量对径流峰值的影响较大,其中雨峰系数的影响随着降雨历时或降雨重现期增大而减小,而降雨集中度则相反。     

模拟降雨条件下径流侵蚀力与地貌特征的动态响应关系

本文通过模拟降雨模型试验,用高精度摄影测量、GIS技术和分形理论,对不同雨强条件下小流域模型次降雨径流侵蚀力和地貌形态分形维数变化及其动态响应关系进行了研究。结果表明,基于次降雨洪峰流量模数和径流深乘积的流域尺度径流侵蚀力量化方法揭示了径流的做功效率;大雨强的次降雨径流侵蚀力明显高于小雨强,不同雨强的次降雨径流侵蚀力随模拟降雨场次增加均呈现较为相似的变化趋势;小流域模型历经25场模拟降雨,地貌形态趋于复杂化,地貌形态分形维数呈波动增加趋势;小流域模型地貌形态分形维数的所处取值范围对于相同降雨条件下次降雨径流侵蚀力变化趋势具有决定性影响。本研究揭示了地貌形态特征与次降雨径流侵蚀力空间变异定量作用关系,提高了流域尺度土壤侵蚀预报模型精度和适用性。     

青衣江流域水文气象因子变化研究

根据青衣江流域乐山站以及夹江站1954—2011年的水文气象资料,分别用Mann-Kendal方法、周期方差外推法、小波分析法分析水文气象序列的变化趋势、周期及径流对降雨和温度的敏感性。结果显示:年降雨、径流、降雨蒸发差均有显著的减少趋势,而温度系列上升趋势显著;降雨、径流、温度存在7 a以内的短周期;通过计算弹性系数,分析径流对降雨和温度变化的敏感性,发现径流对温度变化比较敏感,且随着温度的升高,径流有减少的趋势。     

武江流域气象要素变化及对径流敏感性分析

基于武江流域1959-2006年月均气象要素(降水量、气温、蒸发量、相对湿度和日照时数)及水文资料,采用Mann-Kendall法和相关分析等方法,分析了流域近50年来气象要素变化趋势及其与径流之间的关系;运用非线性回归模型计算并分析了降雨和蒸发对流域径流的敏感性。结果表明:近50年来,流域降雨量、气温呈上升趋势,而蒸发量、相对湿度、日照时数则呈下降趋势;降雨与径流有较好的线性关系且与径流关联度最大,是径流量变化的主要驱动因子;武江流域径流对降雨变化的响应较气温更为显著。     

甘肃梨园河流域SWAT径流模拟与预报

以甘肃梨园河流域为研究对象,收集相关资料组织数据库,建立SWAT分布式流域水文模型,并模拟1990-1999年月地表径流过程。通过比较模拟值与实测值得相对误差Re小于10%,相关系数R2和Nash-Sutcliffe系数Ens均大于0.80,模拟效果较好,认为SWAT模型可适用于梨园河流域的地表径流模拟。而后结合自回归模型和时域法预测的气象数据,加载到已率定的SWAT模型中预测2009-2018年地表径流。结果表明:预测期径流深呈下降趋势,分析径流对气候变化的水文响应,认为径流对气温的水文响应的敏感性较径流对降水的敏感性高。     

汉江上游水资源时空演变及成因分析

采用1930年-2008年长系列资料,对汉江上游水资源时空演变情况进行了系统分析。对丹江口水库天然入库径流的丰枯变化规律进行了分析,并从降雨及土地利用变化引起降雨径流关系变化的角度分析了丹江口天然入库径流变化的原因。通过对比丹江口水库天然与实测入库径流,分析了汉江上游耗水变化情况。根据人类活动及气候条件,将资料划分为1990年以前、1990年-1999年、2000年以后三个时段,对比分析了径流平均年内分配的变化,从降雨、人类活动影响等方面进行了成因分析。通过研究降雨空间分布变化,分析了汉江上游水资源的空间变化情况。     

降雨动能对溶质径流过程影响的实验研究

降雨动能对溶质径流过程有明显影响。本文在室内时空分布均一条件下，通过调整降雨器高度的方式改变降雨动能，由降雨径流实验具体说明了降雨动能对表层土壤水分运动、坡面漫流过程以及对泥沙和土壤溶质向地表径流迁移的影响。并初步探讨了降雨动能影响的模拟途径。     

大伙房水库上游各支流降雨径流关系分析

根据大伙房上游三条支流的降雨径流资料,通过降雨径流双积累曲线与年径流系数变化进行对比分析、Mann-Kendall秩次相关检验法、Spearman秩次相关检验法和秩和检验法,得出浑河的降雨径流呈下降趋势,且下降趋势不明显;苏子河和社河的降雨径流呈上升趋势,且上升趋势不明显;浑河与苏子河、社河不具有降雨径流的一致性,不可以当作同一样本进行考虑,但苏子河和社河具有降雨径流的一致性,可以当作同一样本进行考虑。     

降雨动能对溶质径流过程影响的实验研究

降雨动能对溶质径流过程有明显影响。本文在人时空分布均一条件下，通过调整降雨器高度的方式改变降雨动勇，由降雨么流实验具体说明了降雨动能对表层土壤水分运动、坡面漫流过程以及对泥沙和土壤溶质禹地表径流迁移的影响，并初步探讨了降雨动能影响的模拟途径。     

辽阳市降雨径流时空分布的差异性分析

分析研究辽阳市降雨、地表径流时空分布趋势的差异性。最根本的需要弄清辽阳市降雨、地表径流时空分布的决定因素。从降雨时空分布趋势和地表径流分布趋势统计归纳入手。找到两者各自的特点或特征。相比之下可进一步把握两者之间存在的一致性和差异性。为辽阳市水资源评价、论证以及水资源规划、优化配王奠定坚实基础。     

基于城市时变增益模型的佛山市城市雨洪过程模拟研究

准确把握城市降雨-径流响应规律,是模拟和分析城市雨洪过程的前提。以佛山市禅城区保利同济府小区为研究对象,分析实测降雨径流之间的非线性响应规律,并构建TVGM-urban模型,对实测降雨及不同重现期设计暴雨情景进行了模拟和分析。结果表明：城市的降雨径流之间存在幂函数相关性,最大降雨强度和洪峰流量之间的非线性关系,可通过在保利同济府小区挑选出的8场次洪数据进行验证,其幂函数拟合效果(R²=0.6207,p<0.05)优于线性关系(R²=0.5629,p<0.05);基于汇水区范围识别及下垫面分类,在保利同济府小区构建了TVGM-urban模型,并通过实测降雨径流资料验证了模型精度。整体上,模拟结果基本能保证纳什效率系数大于0.7,水量与峰值的模拟误差在20%以内,能较好地满足城市雨洪的模拟需求。研究结果可为城市降雨径流响应规律分析及城市雨洪模拟的研究提供重要的支撑和参考。     

基于SWAT与新安江模型的闽江建阳流域径流模拟研究

采用SWAT模型对闽江建阳流域的日径流过程进行模拟计算,利用研究区1993年～1997年的实测流量数据进行模型参数率定,1998年～2000年的实测流量数据进行模型检验,并与三水源新安江模型的模拟结果进行对比,采用纳什效率系数NS、相对误差RE和决定性系数R²作为模型模拟精度的评价指标。研究结果表明,两个模型在建阳流域日径流模拟中都具有较好的适用性,且均能很好地用于该流域的径流预测与防洪规划。进一步分析建阳流域降雨和径流空间分布与变化特征的结果表明,该流域多年平均降雨量从西北向东南递减,径流空间分布与降雨空间分布相似,差异较明显;研究区总体径流呈增加趋势,但径流深的空间分布差异性呈减小趋势。     

基于HIMS的渭河中游黑峪口子流域径流模拟及其对气候变化的响应研究

水文模型是认识水循环机理、模拟水文系统及其对气候变化响应的重要工具和方法。基于国内自主研发的水文综合模拟系统(Hydro-Informatic Modeling System,HIMS),选择渭河中游的黑峪口子流域(面积1 476 km2)作为研究对象,构建黑峪口子流域的集总式水文模型,模拟黑峪口子流域1991—2000年的日径流过程,并在此基础上模拟8种气候变化情景(降水增加10%、不变、减少10%;蒸发增加10%、不变、减少10%)下的径流响应。研究取得了以下几点认识:①模型的整体模拟效果评价:在模型率定期(1991—1996年)Nash-Suttcliffe系数为0.64,相关系数为0.65,体积误差为5%;在模型验证期(1997—2000年)Nash-Suttcliffe效率系数为0.63,相关系数为0.66,体积误差为10%;②降雨的空间差异性较大,并且降雨是径流的直接来源,而在整个黑峪口子流域内只用到了3个气象站的连续观测资料,导致在整个子流域内降雨站点分布较少的情况对于径流模拟效果并不理想(Nash-Suttcliffe系数未大于0.7);③模型的体积误差在验证期偏大,约为10%,引起体积误差偏大的原因是模型在对最大洪峰的模拟上效果不理想,模型还需要在洪峰模拟上改进;④径流对于降雨与蒸发的响应均很敏感,并且径流对于降雨量的敏感性高于对于潜在蒸发的敏感性,在降水量不变的情况下蒸发每增加10%,年径流量减少0.2亿m3,在降水增加10%和减少10%时,年径流量的变化率分别为17.1%和-16.0———而在蒸发不变的情况下,降水每增加10%,年径流量增加0.6亿m3,在蒸发增加10%和减少10%时,年径流量的变化率分别为-4.6%和5.0%,降水引起的径流变化率为蒸发引起的径流变化率的3～4倍;⑤径流与降雨量的变化呈现正相关关系,而径流与潜在蒸发量的变化呈现负相关关系,并且径流对于降雨量和潜在蒸发量的响应均呈现非线性关系。     

宁蒙灌区水资源模拟研究

宁蒙灌区地处黄河上中游，受人类活动影响大，流域水资源状况较为典型。运用LL-Ⅱ分布式水文模型和ArcGIS软件研究了灌溉对径流的影响，利用流域内降雨、蒸发、灌溉、引水、DEM和径流资料，进行了多年径流连续模拟，取得了较好的模拟结果。在此基础上，通过比较20世纪80年代和90年代灌区内水资源量的变化，得出的结论是：影响流域水循环的因素有较大变化，且灌溉对径流的影响有很强的时空变异性。     

近60年东江流域降雨径流特性分析

根据东江水量调度工作需要,以1956—2015年资料为基础,采用Mann-Kendall、小波分析等方法,分片区、分时段对流域降雨径流的趋势和周期等特性进行了分析。研究结果表明:近60 a东江流域年降雨径流趋势总体平稳,有8a左右的显著周期;汛期降雨径流特性与年降雨径流基本一致;枯水期降雨径流特性受人类活动影响显著,降雨有32 a左右显著周期,径流从20世纪60年代初开始至今有显著增加趋势;各片区降雨径流特性总体一致,受地理位置和空间尺度因素影响局部有差异;近10 a实施以防洪供水为主的调度后,流域降雨径流特性未有显著变化。     

基于弹性系数法的阿克苏河径流归因分析

为了探究阿克苏河径流对气候变化和人类活动的响应情况,采用Mann-Kendall、Pettit检验法结合距平序列变化分析水文、气象要素的变化趋势和突变情况,基于弹性系数法定量评估气候变化和人类活动对径流变化的贡献率,并探究了冰川积雪消融对径流量的影响。在此基础上,根据突变点检验结果,将历史长序列划分为基线期(1956—1976年)、改变期I (1977—1993年)及改变期II (1994—2018年),定量研究了阿克苏河径流变化的归因。结果表明:(1)阿克苏河流域1956—2018年的年平均降雨和径流呈现出显著的上升趋势,降雪量呈现不显著的上升趋势,而潜在蒸散发呈现出递减趋势;(2)径流变化对降雨和潜在蒸散发变化的敏感性程度自基线期到改变期II呈显著的增加趋势;(3)径流变化对降雨变化的响应更敏感,降雨的增加与潜在蒸散发的减少都会导致流域径流量的增加;变暖引起的积雪与冰川的加速消融都将显著地促进径流量的增加;(4)自1977—2018年,气候变化使径流量增加的影响(59%)明显大于人类活动使径流减少的影响(-41%),气候变化是阿克苏河径流量变化的主导原因。     

江苏太湖流域降雨径流年际变化分析

以江苏太湖流域（1956—2012）降雨为基础,分析江苏太湖流域径流及时空变化特征,研究该流域降雨径流的年际年内变化及两者的变化关系。结果表明：降雨径流都呈增长趋势。降雨平均每10年增加29mm,径流平均每10年增加26mm;降雨在年内季节分配上,夏季、冬季呈加大趋势,春季、秋季呈减小趋势;加大的降水年内分配的不均导致径流在年内分配的更加不均匀,径流集中在汛期,汛期径流量约达年径流量的84．8％,加大了某季节内的洪水、干旱风险。     

新疆的降水及河川径流特性分析

分析了新疆河径流的分配和年际变化特征,在此基础上,探讨了冰川波动与径流对气候变化的响应及冰川波动对径流的影响。分析得出的主要结论有:不同流域的冰川在不同时期的变化不一致;新疆气温、降水的季节及年际变化特征显著,径流年内分配较均匀,径流补给来源以降雨为主,高山冰雪(季节性积雪)融水为辅;年径流量未发生突变,有较明显的周期成分。冰川变化在不同时期,对气温具有较好的响应,且冰川对气温的敏感性高于降水。降水变化对径流变化的影响明显强于气温;径流的大小主要受降水影响,但在个别异常年份,冰川变化对径流具有极其显著的作用。     

时变增益模型在辽宁干旱半干旱流域的适用性研究

自然流域属于典型复杂开放的系统,水文要素的时空变化具有高度非线性的特点,干旱半干旱流域尤其显著。因此,针对干旱半干旱流域降雨径流非线性问题,运用水文非线性时变增益模型(TVGM)、GR4J模型、总径流线性响应模型及线性扰动模型对辽宁省干旱半干旱流域日径流过程进行模拟分析,从2个精度衡量指标对4个模型的应用效果进行较为深入的对比分析,探究这4个模型在干旱半干旱流域降雨径流模拟中的适用性。结果表明:在辽宁省干旱半干旱流域的水文模拟中,TVGM模型适用性最好、GR4J模型次之,两种线性模型适用性较差。TVGM模型引入时变增益因子,综合考虑了土壤湿度、降雨强度等产流的关键要素,其模拟和验证效果都比较理想,体现了该模型的特色和应用价值。     

高速公路雨水径流污染浓度的系统动力学模拟

针对降雨事件中高速公路雨水径流污染浓度变化的随机性复杂特征,建立了雨水径流污染物浓度演化的系统动力学模型,研究交通流特征、高速公路特征、降雨事件特征对雨水径流污染浓度的影响。利用模拟软件Anylogic,基于5条高速公路的21个降雨事件抽样数据,对模型进行了拟合分析。通过对模型中降雨时间、径流深度、降雨量等参数进行敏感性分析,阐明了不同降雨事件情景下雨水径流污染浓度的时变规律。结果表明:提出的系统动力学模型可以很好地模拟降雨事件中雨水径流污染浓度的变化过程;在持续时间短而强度高的降雨事件中,高速公路雨水径流污染浓度较高,对沿线受纳水体的影响较大;雨水径流深度与污染浓度是正相关的,降雨量大的雨水径流中污染物的最大析出浓度反而会比降雨量小的降雨事件提前出现;在降雨事件的前期,如果选择合理的控制措施,可以显著降低雨水径流的平均污染浓度。