新安江模型参数变化对流域降雨径流过程的影响分析

水文模型可以模拟自然流域的降雨径流过程,在降雨径流过程模拟中,水文模型参数的选择往往会影响模型对流域径流过程的模拟效果.针对新安江模型,以陕西黑河金盆水库流域为研究流域,分析新安江模型参数变化对模拟流域降雨径流过程的影响,以确定新安江模型参数的敏感程度,从而服务于研究流域的汛期水文预报参数修正.模拟结果表明:在研究流域新安江模型参数中KKSS、KKG、WLM、WDM、kg、k为敏感参数,对模拟流域降雨径流过程的影响较大;参数WUM、IMP、B、c、SM、EX为不敏感参数,对模拟流域降雨径流过程影响较小.     

栅格新安江模型在陕西省大河坝流域中的构建与应用

以陕西省汉江支流大河坝流域为研究区域,通过DEM数据分析、地貌特征参数提取等工作,构建了基于栅格的新安江水文模型,模拟分析了流域的径流过程以及自由水含量空间分布的动态变化情况。为验证构建的栅格新安江模型的可靠性,利用大河坝专用水文站2011—2014年7场次实测洪水资料进行洪水模拟验证,结果表明:洪峰流量的模拟误差基本能够控制在20%以下、峰现时间误差均在3 h以内、不确定系数达到0.78以上,表明本次构建的栅格新安江模型能够较为准确地对洪水过程进行模拟;同时以2013年7月16日和25日2场次洪水过程为例,对模拟的自由水的空间分布动态变化进行了分析,结合自由水含量的物理意义,降雨过程的发展情况以及流域出口的洪水过程精度评定可知构建的栅格新安江模型可以较为准确地模拟出流域中自由水含量空间分布的动态变化。     

栅格新安江-地表地下双人工调蓄分布式水文模型

为了提高地表地下双重人类活动干扰下的流域洪水模拟精度,基于调蓄水库概念提出了考虑地表水利工程和地下水超采影响下的网格化降雨径流模拟方法,通过在栅格新安江模型基础上引入地表地下双调蓄模块,构建了栅格新安江-地表地下双人工调蓄分布式水文(GXAJ-DAR)模型,将该模型同半分布式新安江-海河模型在海河的典型流域清水河流域进行了验证比较。结果表明：GXAJ-DAR模型在清水河流域的模拟精度高于新安江-海河模型;基于栅格的双调蓄结构能根据水利工程控制区域和地下水埋深的实际空间分布对地面和地下径流人工调蓄过程进行准确模拟;GXAJ-DAR模型对自由水蓄水库蓄水容量参数的取值较新安江-海河模型更加合理,能有效提高清水河流域的洪水模拟精度。     

精细化洪水过程及土壤水动态模拟

结合中国科学院地理科学和资源研究所云平台提供的1 km分辨率土壤质地、数字高程模型和遥感影像等数据，估计自由水蓄水容量等参数，提取河道宽度的空间分布。利用分布式降雨径流模型—栅格新安江模型对五强溪区间流域2016年～2020年间11场洪水过程进行精细化模拟，以2016050703号洪水为例，逐小时输出土壤自由水含量时空动态变化。栅格新安江模型计算的径流深、洪峰流量和峰现时间误差均低于新安江模型，能够对五强溪区间流域的洪水过程进行较合理的模拟；相较新安江模型，栅格新安江模型可以进一步精细化输出土壤水时空动态变化过程，为洪水风险预警预报、土壤墒情模拟和抗旱减灾等工作提供依据。     

基于 H EC2HM S 模型的温榆河流域水文模拟

水文模拟对于流域防洪减灾、水资源规划管理有重要的意义。将分布式水文模型 HEC2HM S 应用到北京温 榆河流域, 模拟该区域 1980- 2005 年间 6 场暴雨洪水过程和 1983- 1995 年日降雨径流过程, 评估H EC2HM S 模型 在模拟场次洪水和日径流过程两种时间尺度上的适用性。结果表明, 场次洪水模拟的洪峰流量和洪量相对误差均 在 20% 以内, 峰现时差均不超过 2 h, 平均 Nash 效率系数为 01 82, 平均相关系数 r 为 01 92; 日径流模拟率定期和验 证期的平均 Nash 效率系数为 01 6, 平均相关系数 r 为 01 78, 平均相对误差为 31 95 % 。分析结果表明, H EC2H MS 模型在温榆河流域的适用性较好, 能够有效模拟北方地区短时和长时降雨径流过程, 可用于该区域的洪水预报和水 资源评价与管理。     

考虑前期影响雨量的张家坟流域径流模拟与水资源量核算

考虑前期影响雨量的径流模拟可量化水资源形成过程,核算降雨水资源量,提升水资源精细化管控水平。以张家坟流域为例,构建新安江单区间和三区间径流模拟模型,并基于前期影响雨量进行频率分析,分析2021年“7·12”场次降水前期影响雨量值,调整模型参数模拟径流过程,实现水资源量核算目的。通过P-Ⅲ生成张家坟流域前期影响雨量值的频率曲线,建立土壤含水与前期影响雨量关系,分析不同前期影响雨量下径流影响,发现前期影响雨量与径流存在正相关关系。建立张家坟流域新安江单区间和三区间径流模型,根据前期影响雨量值调整模型K值和WM进行径流模拟,通过模拟结果进行张家坟降雨量、蒸发量、场次径流总量、河道汇入组成径流量及土壤入渗量核算。本研究提出基于前期影响雨量调整新安江模型参数模拟径流方法,实现对水资源量的分类、分区及分场次核算,为智慧水务下水资源精细化管控提供技术支持。     

基于数值天气预报模式的流域中期径流预报

研究耦合天气预报模式的径流预报对提高预报预见期及流域防洪减灾具有重要意义。以金溪池潭水库流域为例,通过尺度转换和气象要素联结实现GEM和GFS两种数值天气模式与新安江模型的单向耦合,进行流域水文模拟以及中期径流预报。日径流过程和次洪过程模拟结果发现耦合数值天气预报模式的流域中期径流预报能够较好地预估一段时间内的径流总量,而对洪峰以及洪水过程预报能力稍有不足。预报误差来源有水文模型误差和降水预报误差两种,且降水预报的误差在水文模型中会有放大的效应,这增加了中期径流预报的不确定性。     

新安江NAM和TOPMODEL模型在安阳河流域比较应用研究

海河流域作为我国的政治文化中心,流域内人口密度大,水循环过程受到强烈的人为干扰,导致流域的水文水资源特征改变。因此,为了探讨海河流域河流的产流机制,本研究以安阳河流域为例,分别采用新安江模型、NAM模型和TOPMODEL模型进行日径流过程模拟和次洪模拟计算,结果表明在海河流域三个模型模拟效果均良好。三种水文模型模拟的结果为:在日径流模拟方面,NAM模型与新安江和TOPMODEL模型相比,在率定期其确定性系数较其它模型相对较高,在验证期其率定系数也相对较高,且径流深相对误差较小;在次洪模拟方面,NAM模型与新安江和TOPMODEL模型相比,2场洪水的确定性系数有所提高;2场洪水的径流深相对误差都较小;2场洪水的洪峰相对误差较小,峰现时差有了明显的提高。因此,NAM模型在安阳河流域的应用效果最佳。     

华中多雨人口密集型流域洪水预报（英文）

建立一个集总式水文模型,即基于蓄满产流的三水源新安江模型,模拟抚河流域1981—1995年的18次暴雨洪水过程;采用马斯京根分段连续算法计算河流洪水演算和水流过程线;然后将所有水流过程线线性叠加,确定水流和洪水过程;利用日尺度数据和洪水频率数据对模型进行参数率定。结果表明:该模型在现场洪水模拟中的平均确定系数为0.911,模型校准的平均径流深度误差为4.73%,验证的平均径流深度误差为8.21%,三水源新安江模型可以被应用于抚河流域的洪水预报工作中。该研究为我国中部多雨地区的洪水预报研究提供了有益的参考。     

多种水文模型在潘家口水库流域中的应用比较研究

由于传统水文预报模型的局限性,分别采用新安江模型、TOPMODEL模型及降雨径流相关图,对位于半湿润半干旱地区的潘家口水库流域进行洪水模拟计算并进行适用性分析。结果表明,采用蓄满产流机制的新安江模型及基于地理信息系统的TOPMODEL模型均适用于该流域,在潘家口水库洪水预报中预报精度较高,为海河流域洪水预报方案的建立提供了新的思路和模式,具有一定的理论基础和借鉴意义。     

基于新安江模型的曲江流域水文模拟研究

水文模型在水文理论研究和实践中具有重要意义。将曲江流域西山水文站以上区域作为研究对象,分析了新安江模型在该区域的适用情况。结果表明:新安江模型在曲江流域模拟效果良好,Nash效率系数多在0.7以上,水量平衡误差也基本控制在±10%以内;资料序列的长度对模拟效果影响显著,长序列资料的峨山站和西山站模拟结果明显优于短序列的大矣资站和马家庄站;新安江模型能较好适用于我国南方山区,对研究变化环境下水文过程的响应具有良好的适用性。     

Test of newly developed conceptual hydrological model for simulation of rain-on-snow events in forested watershed

A conceptual hydrological model that links the Xin’anjiang hydrological model and a physically based snow energy and mass balance model, described as the XINSNOBAL model, was developed in this study for simulating rain-on-snow events that commonly occur in the Pacific Northwest of the United States. The resultant model was applied to the Lookout Creek Watershed in the H. J. Andrews Experimental Forest in the western Cascade Mountains of Oregon, and its ability to simulate streamflow was evaluated. The simulation was conducted at 24-hour and one-hour time scales for the period of 1996 to 2005. The results indicated that runoff and peak discharge could be underestimated if snowpack accumulation and snowmelt under rain-on-snow conditions were not taken into account. The average deterministic coefficient of the hourly model in streamflow simulation in the calibration stage was 0.837, which was significantly improved over the value of 0.762 when the Xin’anjiang model was used alone. Good simulation performance of the XINSNOBAL model in the WS10 catchment, using the calibrated parameter of the Lookout Creek Watershed for proxy-basin testing, demonstrates that transplanting model parameters between similar watersheds can provide a useful tool for discharge forecasting in ungauged basins.     

降雨空间尺度对径流模拟的影响研究

通过分析不同分辨率的雷达降雨数据所产生的降雨空间分布的变化对径流模拟的影响发现:本文所用的基于DEM的蓄满产流分布式水文模型对降雨时间和空间的变化是比较敏感的;由于降雨空间分辨率的变化计算的径流总量、洪峰都有不同程度的变化,但是这种变化的大小又与降雨场的特征、流域面积的大小以及土壤含水量的变化有很大的关系:随着面平均降雨量(P BAS)的增减,洪量也随着增减,P BAS与洪量有很好的相关性;降雨CV值的增加导致洪峰和洪量都相应的增加;流域的面积越小洪峰和洪量对降雨空间变化就越敏感;在前期干旱的条件下降雨空间变化导致的洪峰和洪量的变化要比在湿润的条件下产生的洪峰和洪量的变化大。     

新安江模型和改进BP神经网络模型在闽江水文预报中的应用

精确的水文预报是防洪减灾中重要的非工程措施,水文模型是开展水文预报最有力的工具。采用LM算法改进了的BP神经网络水文预报模型,以闽江富屯溪流域为例,进行了BP模型和新安江模型在日流量模拟预报中的应用比较。结果表明:两个模型总体均达到水文预报的精度要求,水文预报合格率可达到90%以上;新安江模型在丰水年模拟效果较好,相比而言,BP神经网络模型的模拟精度更高一些;两个模型均可用于闽江流域的水文预报研究。     

影响黄土丘陵区次降水泥沙输移比的水文要素

以桥沟小流域为研究对象,利用该流域不同地貌部位的野外径流场及沟道水文站网观测资料,计算了不同场次降水的泥沙输移比,较为系统地研究了影响桥沟流域次降水泥沙输移比的水文要素。结果表明:土壤前期含水量、流域的降水过程特征、洪峰流量、径流量、水流含沙量是影响次降水泥沙输移比的主要水文要素;提出了表示降水、径流、泥沙对泥沙输移比影响的表征参数,即降水峰现系数、径流侵蚀力和泥沙相对容重。     

流域水文模型识别方法研究与应用

基于模型产汇流机理,分析对比水文模型适用性,建立考虑气候特征、下垫面条件和人类活动影响的流域水文模型识别的指标体系,并以辽宁东部各中小流域为研究对象进行实例研究。分析了研究区域的气候特征,将新安江模型、大伙房模型和TOPMODEL模型作为备选模型,利用主成分分析法确定流域面积/主河道长度、河道比降、森林覆盖率、地形指数和气候类型作为流域水文模型识别的输入指标,进而采用层次分析法识别适用于各研究流域洪水模拟的水文模型。洪水模拟结果表明:所建立的流域水文模型识别指标体系有代表性,所识别的水文模型可很好地反映流域的产汇流特性。     

基于试验流域的季风区洪水特性及其水文模拟

根据我国安徽省5个试验流域的实测资料,分析了各流域场次洪水的特性,并利用TOPMODEL模型对各流域进行次洪模拟,进一步探讨该模型在我国东部季风区洪水预报方面的适用性。结果表明:安徽省各试验流域场次洪水的降雨量-径流深散点均呈现较好的正相关性,降雨量随着海拔的升高而增大,山区的径流系数大于平原丘陵区;面积最小的瓦屋刘流域对暴雨的响应最为敏感,孙村流域场次洪水的洪峰模数差异最小、起涨时间最长,黄山流域场次洪水的历时最久;随着海拔的升高,流域地形指数的平均值逐渐增大,同时各流域面积占比最大所对应的地形指数逐渐减小;地形指数标准差越大的流域,土地利用类型也越丰富;TOPMODEL模型总体上可以较好地模拟安徽省各试验流域场次洪水过程,且对大流量的捕捉效果优于小流量,对天然流域的模拟效果优于人类活动扰动的流域。     

SPARROW模型的传输过程研究——以新安江流域总氮为例

建立新安江流域总氮的SPARROW模型,以土-水传输因子(LDF)表示降雨、坡度、气温3个土-水传输变量的影响,结合农业源、林草地源、生活源3个污染源排放系数,分析总氮经过土-水传输之后到达河道的比例(LDR),由此揭示总氮的非点源污染特征。结果显示坡度的影响在整个流域范围内差异相对较大,LDF为0.86~1.06,因而对3类污染源进入河道的传输比差异亦较大。综合考虑3个土-水传输变量作用下,子流域60土-水传输因子最大,而子流域225最小,因此若制定减排措施要求入河减少量相同,管理上会优先考虑子流域60所在的地区。研究采用改进的河流衰减方程同时描述水文和非水文因素的影响,代替河流分级衰减系数,引进传质系数作为模型模拟参数,削减速率与流量呈负相关关系,且大部分河段削减速率均在以往文献研究范围之内,表明改进的传质速率用于新安江流域总氮模型具有可行性。