DEM网格尺度对水文模拟影响的研究

选择汉江上游旬河流域为研究对象．研究了DEM网格尺度对提取流域地形特征参数的影响．采用基于地形指数的TOPMODEL模型进行水文模拟,进而分析DEM网格尺度和不同流向分配方法对径流模拟结果的影响。结果表明,DEM网格尺度对流域地形特征参数的影响还比较大,但由于模型参数率定采用了优选算法,掩盖了不同DEM网格尺度和不同流向分配方法计算的地形指数的差别．使得模拟的结果相差不大。但随着网格尺度的增大．多向分配法模拟的结果要比单向分配法好一些。     

微地形尺度对地表水文特征的影响研究

通过GIS技术模拟了黄土高原坡耕地人工锄耕10°坡面的微地形模型,并将栅格大小划分为0.3,0.6,1.0,3.0,5 cm和7.5 cm,以期探讨微地形尺度对地表水文特征的影响。结果表明:①RR、MUD和T指标计算的地表糙度各不相同。其中,RR和MUD受栅格大小的影响较小,T值随栅格的增大明显减小。②MDS值与地表糙度指标呈相同的变化趋势。③栅格大小对Linsley产流模型(1949)影响明显,当P-F值小于2.5 cm时,微地形对地表产流和蓄水特征具有影响。④地表蓄水面积与地表水位线呈明显的正相关性,当地表水位线高于0.015 m后,蓄水面积迅速增大,原来相互分离的洼地相连,地表产流增大。因此,微地形尺度对地表水文特征具有明显的影响。     

基于下垫面特征计算张力水蓄水容量的方法

在概念性分布式水文模型中,张力水蓄水容量空间分布的确定比较困难,而对于传统的新安江模型,流域平均张力水蓄水容量作为模型参数之一起到了重要作用。基于GIS平台,从模型参数的物理意义出发,探讨基于下垫面特征的张力水蓄水容量推求方法,通过选取资料齐全的多个小流域利用人工调参的方法率定出新安江模型张力水蓄水容量参数并与推求值进行比较,结果表明基于地形指数及土地利用/覆被类型推求张力水蓄水容量的方法是基本可行的。     

湿润地区TOPMODEL模型参数规律研究及应用

在湿润地区通过应用TOPMODEL模型,对嵌套流域各项参数进行研究,分析嵌套流域内地形指数与流域面积、土壤饱和导水率、非饱和带最大蓄水容量、植被根系带最大蓄水容量之间的关系,根据率定的关系曲线可以对无DEM数据资料的流域,由已知流域的地形指数分布曲线拟合出未知流域的地形指数分布曲线,并初步确定出有嵌套关系的未知流域的各个参数;同时推导相同集水面积地形指数与土壤饱和导水率之间的关系,并通过四流域降雨洪水过程进行验证得出结论。     

流域蓄水容量曲线的信息熵理论

以最大信息熵原理为基础，对流域蓄水容量曲线进行了研究，并导出了两种具体的流域蓄水容量曲线模型－n次抛物线型与指数曲线型。然后结合其线型的信息熵应满足的约束条件，对n次抛物线型与指数曲线型 流域蓄水含量曲线的适应性进行了分析和讨论。     

基于容量交易方法的海绵城市最优规划尺度分析

容量交易方法能够利用不同功能区径流削减潜力的差别,提高片区径流处理能力。为了探讨容量交易方法在不同地区的应用效果并确定适宜的交易尺度,选取天津、南京和扬州的部分区域为研究对象(研究区1、2、3),利用ArcGIS人工解析土地利用,并划定不同尺度范围的交易区,分析尺度对交易效果的影响。结果表明：(1)80～180 hm²左右的空间范围(大约包括20～35个功能区)是适合不同研究区进行容量交易的最佳尺度,该尺度反映了海绵城市的最优规划范围。相对而言,单个功能区面积较小、分布较均匀的地区(研究区2和3)可以在较小的尺度达到最佳交易效果(75%),而单个功能区面积较大、分布不均匀的地区(研究区1)需要更大的尺度才能达到同样效果。(2)容量接收区和贡献区的交错间隔分布有利于交易的进行,而这种有利的分布形式在超过最佳尺度范围后逐渐消失。容量交易方法可以合理配置地表径流,赋予功能区更多灵活性,确定与海绵城市规划相匹配的最佳尺度,为推进海绵城市建设提供参考。     

冬小麦返青后作物腾发量的尺度效应及其转换研究

本文基于不同空间尺度下观测的田间数据,分析冬小麦返青生育期后微观尺度的作物叶面蒸腾Tr、小区尺度的作物实际腾发量ETa和中尺度的潜热水分通量LE的尺度效应;基于多元线性回归方法,探讨不同空间尺度ET间的转换关系。结果表明,在充分供水条件下作物的ET尺度效应较为明显;作物叶面指数LAI和空气饱和水汽压差VPD是实现ET尺度转换的关键参量。基于Tr和LAI数值可尺度上推ETa,利用ETa和VPD能尺度上推LE,回归方程和各个参量的回归系数具有很强的显著性。但依据Tr和ETa及同时段的LAI、VPD和Rn尺度上推LE的方法却不具备可行性。     

基于星地融合数据的黔桂喀斯特山地降水时空分布

山区是河川径流主产区,系统掌握山区降水的时空分可为水循环系统的精准解析和水资源开发利用策略的科学拟定提供重要的基础支撑。针对山区观测数据匮乏的情况,使用地理加权回归法和多元线性回归法,建立了黔桂喀斯特山地TRMM卫星降水产品的降尺度校正模型,分析了降尺度校正结果的精度及其在不同高程区间的效果,总结了山地降水的时空分布规律。研究结果表明:(1)地理加权回归法的校正精度优于多元线性回归,在α=0.01的显著性水平下,地理加权回归法在高海拔地区的表现更好;(2)研究区多年平均降水量呈现南高北低、东高西低的特征,年内分配不均,夏季(6月-8月)降水量为741mm,占全年的52%;(3)地形变化和研究区降水的空间分布有密切联系,低海拔区域高程对降水的影响较大,高海拔区域坡度对降水的影响较大。     

地形指数与流域退水特征的关系分析

地形指数可反映流域土壤蓄水能力以及产流的空间分布,是表征流域水文相似性的一个重要指标。以新安江流域的8个子流域为研究对象,利用DEM提取了各子流域的地形指数,分析了地形指数与退水特征的关系。研究发现,地形指数均值及其标准差大的流域,其调蓄作用强,洪水退水指数较小,退水速率较慢,表明流域的地势起伏相对较小则含水层发育较好。通过研究,初步揭示了流域地形指数与退水特征之间存在的联系,成果可为新安江流域无资料区水文过程预测提供依据和参考。     

长江中下游地区季节尺度气象干旱预测概念模型

季节尺度气象干旱事件的发生与大尺度环流系统的异常运动密切相关.在识别长江中下游地区历史气象干旱事件的基础上,探讨了致旱环流系统异常特征,提取具有指示性意义的信号,以季节尺度气象干旱指数为干旱预测指标,应用偏最小二乘回归法构建了季节尺度干旱预测概念模型.模型率定和验证结果显示,率定期预测与实测的SPI3指数相关系数为0....     

基于规则格网DEM的库容计算与精度分析

水库库容是库区水资源储量的重要指标,也是水利枢纽设计和运营管理重要参数之一。传统的库容计算方法是在已有的地形图上采用求积仪法进行,当精度要求较高时,需到现场实测更大比例尺的地形图。基于此,重点讨论和分析了基于数字高程模型的库容计算方法,重点分析了数字高程模型的组织、内插精度和库容计算方法及精度等问题,并将求积仪法和数字高程模型法的基本原理和优缺点进行了对比分析,从理论上讨论了两种方法的适用范围、条件及精度。以长江三峡水利枢纽为实例,将自行设计软件和商用软件库容计算模块进行了对比分析,实验结果表明,基于数字高程模型的库容计算方法具有适用范围广、计算速度快,能满足高精度要求等优点。     

基于 MIKE21 FM 的南渡江河口段行洪能力分析

为预测并分析滨江西带状公园建设后对南渡江河口段行洪能力的影响,基于MIKE21FM水动力模块,建立了南渡江河口段平面二维水流数值模型。首先结合水文站实测洪水资料,对河口段河道、滩地糙率参数进行率定与验证。将公园模型概化为局部阻力修正和局部地形修正两种方式,然后分别模拟计算三种潮洪组合工况下河口段水面线和流场变化。计算结果表明,两种概化方式计算结果基本一致,公园建设后河道地形和糙率发生变化,导致水面线壅高和主流流速加大。阻力修正法计算的水面线壅高值稍偏大,但仍低于左右岸防洪堤设计水位,没有降低南渡江河口段防洪能力。司马坡岛附近局部出现高流速区,有必要采取相应的防冲措施。     

特殊运行工况下水库预泄调度方式研究

因滁州市某水库特殊的实际运行工况,当遭遇较大洪水时,极易导致水库发生洪水漫顶现象,危害水库安全、降低水库防洪能力.针对这一问题,在充分考虑该水库特殊运行工况及调度约束条件的基础上,研究并提出在洪水到来前24 h,按一定预泄流量提前将水库水位从汛限水位降至某个水位,增加防洪库容;在洪水经过时,再根据批复的洪水调度方式进行...     

半日河川水库法在确定排涝规模中的应用

沿海地区挡潮闸排水能力设计既受闸上河道来、蓄水及排涝标准的影响,又与潮汐变化等因素有关,水流情况属于变量变速流,各处的水位、流量及流速均不断变化,其计算相当复杂。以连云港徐圩新区为例,推演了半日河川水库蓄泄能力计算法在确定闸孔净宽时计算结果较准确,对沿海地区排涝规模的确定具有一定的推广作用。     

寒区抽水蓄能电站冰冻库容设计方法探讨

基于二重积分定义给出了抽水蓄能电站冰冻库容计算公式,其中的冰厚计算在分析水库冰情影响因素的基础上,考虑电站运行的影响,采用多元回归方法得到了我国北方寒区抽水蓄能电站最大冰厚计算方法.在总结我国北方已建抽水蓄能电站水库冰情分布特性的基础上,采用离散化方法将库面结冰区域分为厚冰区和薄冰区,提出一种实用的冰冻库容设计计算方法...     

基于流域八叉树的地形因子提取方法研究

地形是影响土壤侵蚀的重要因子,在估算模型中常用坡度和坡长来对其进行衡量。区域尺度上多基于DEM提取地形因子,但随着DEM数据精度的不断提高,数据量不断增大,海量数据的计算能力要求成为制约地形因子提取在区域尺度上应用的关键。为了进一步提高地形因子的提取效率,基于流域八叉树构建了水流路径,集成了流向、汇水及坡长提取过程,有效地减少了冗余遍历,简化了计算流程。实验结果表明:相较于传统的扫描式遍历,该方法的计算结果准确率较高,而且有效地的提高了计算效率,进一步增强了模型的可用性。     

地貌形态特征分形信息维数与像元尺度关系研究

本文论述了用分形信息维数(兀D)表征流域地貌形态特征的原理和方法；建立了基于GIS平台流域地貌特征分形信息维数的计算模型；并利用Avenue语言开发了基于Arcview环境下流域地貌特征分形信息维数计算软件。以长江弹子溪小流域为例进行地貌分形信息维数的计算，依据计算数据就地貌形态特征分形信息维数与像元尺度关系进行了分析。结果表明：流域地貌分形信息维数可以较好地作为流域复杂地形地貌形态特征综合性、整体性和科学性的量化指标；像元尺度对地貌分形信息维数的无标度区间确定十分关键；跨流域地貌形态特征分形信息维数计算与评估应以统一像元尺度为前提。     

水账户方法及其在流域水分生产率分析中的应用

引入水账户理论和方法,以研究流域水资源的利用状况。介绍了水账户的概念体系、基本数学表述、尺度和平衡要素。该方法根据水平衡原理,对流域内不同用途的水进行分类。通过分析水资源在生态经济系统中的流向、流量和存量等的变化过程,完整地呈现研究区内的所有用户,以便分析提高可用水量的途径及节水的可能性。应用该方法对黑河流域中游张掖市水资源利用情况的分析表明,研究时间内田间尺度所有可用水均被损耗殆尽,导致土壤水储量减少,减少水分的无效损耗量是提高灌区水资源利用率的重要措施。从流域尺度上看总入境水量中92.6%被损耗利用,该市的水资源利用处于不可持续的极限状态。最后讨论了不同尺度水分生产率转化、农业节水措施选择、流域生态健康与水利用效率的关系等,指出仅提高渠系利用率和渠道衬砌率等措施不能从根本上提高水分生产率,水利用效率的提高应以全流域水利用效率为指标。     

河道实测冲淤量不同计算方法结果比较分析

在生产实践中,采用不同计算方法得出的冲淤量结果往往差别很大,部分河段、部分时段甚至存在冲淤性质相反情况。采用大量的实测水沙、地形资料,运用断面地形法、网格地形法和输沙量平衡法3种方法计算了三峡水库蓄水后三峡坝下游宜昌至监利河段的实测河床冲淤量,对不同计算方法的计算结果和影响计算精度的因素进行了分析,运用非线性分形理论对河床起伏程度与断面代表性关系进行了研究。研究结果表明输沙量平衡法需对悬沙测验成果进行改正,并考虑泥沙测验定线误差、水量不平衡、河道采砂和分流洪道冲淤;断面地形法需在弯道、汊道、河道急剧放宽和束窄的局部河段布置相对较密的断面;网格地形法需选择适宜的插值方法,且网格尺寸不宜大于施测断面点间距。