秦淮河流域数字水文模型及其应用

利用遥感、地理信息系统等多种数字技术，获取流域空间分布的下垫面信息和中间状态信息，刻画了流域内的水文过程，建立了秦淮河流域基于 PCRaster软件的数字水文模型。利用所建立的数字水文模型，对定义的土地利用变化情景进行了模拟。模拟结果表明，模型可以定性和定量地反映各种土地利用变化对水资源系统尤其是对水量平衡和防洪情势的影响程度。     

数字流域模型关键技术研究

数字流域模型定位于大范围、全流域级的水文过程模拟,是一个具有多层空间分辨率的、模型参数可以容易获取的、能够实现并行计算的全流域级整体模型。数字流域模型的建立需要解决5项关键技术问题,即大流域DEM数据存取技术、流域沟道参数提取技术、基于遥感图像的模型参数提取技术、分布式降雨量数据存取技术、计算机集群并行计算技术。在黄河数字流域模型的建设实践中,提出了5项关键技术问题的解决方法：用分块技术解决大流域DEM数据的存取问题,用TOPAZ模块提取流域沟道参数,用遥感图像提取模型分布式参数,用雨量站插值技术存取面雨量序列,用计算机并行计算技术打破大流域整体模型的计算瓶颈。     

基于数字流域的地表水资源模拟

简要讨论了数字流域的概念,基于地理信息系统、遥感和数据库技术构建了数字淮河流域。根据其中的史灌河流域下垫面数据以及水文气象等时间序列数据,利用美国农业部开发的SWAT模型软件包AVSWAT,构建了逐日的史灌河流域地表水资源评估模型。以2003年淮河水利委员会基于逐项还原法计算的史灌河流域地表水资源系列为"真值",对该模型进行率定和验证。结果表明,模型成功地模拟了该流域的地表水资源系列,可以应用于流域水资源系列的模拟计算。该模型的构建和应用表明了数字流域是现代化流域管理的有效手段,展示了数字流域广阔的应用前景。     

基于DEM的流域水文特征提取方法研究

运用GIS软件ArcGIS，以黄土丘陵沟壑区小流域为例，探讨了从数字高程模型（DEM）中提取流域水文特征的详细过程，包括：DEM的生成和预处理、水流方向的确定、流域汇流能力分析、河网的提取、流域边界的确定和子流域的划分。提出了基于DEM自动生成数字流域的一种方法，并将自动提取的流域与从地形图和遥感影像相结合手工提取的流域做了对比分析。结果表明，利用该方法提取的流域与利用手工方法提取的流域基本一致，平均误差为4．3％，从而证明该方法具有较高的精度。     

基于GIS格网模型的洪水淹没分析方法

在遥感与GIS技术的基础上，应用数字高程模型(DEM)生成的格网模型进行洪水的淹没分析。在给定洪水水位和洪量两种条件下，对基于三角形格网模型和任意多边形格网模型，分别得出洪水淹没结果。并对洪水遥感监测获得的淹没范围，利用格网模型进行水深分布计算。结果表明，以GIS技术为支持，采用平面模拟方法进行洪水淹没范围和水深分布的模拟是可行的，使遥感监测与一般洪涝灾害损失评估模型比较好地结合，得出更准确的灾情损失评估结果。     

浅谈数字高程流域水系模型

简要介绍数字高程模型(DEM)和数字高程流域水系模型(DEDNM)的基本概念、原理。基于辽河水系老哈河流域栅格DEM数据,采用DEDNM提取水系信息,构建数字流域,并阐述了在数字高程模型中凹陷区域识别和消除、流域分水线勾划、河网生成、河网与子流域编码及河网结构拓扑关系的建立。     

黑龙水电站降雨量高程修正对径流影响分析

采用泰森多边形法及数字高程修正两种方法对云南省小黑江流域黑龙水电站面降雨量进行分析,分析对径流的影响。结果表明,相对于采用传统泰森多边形法,采用数字高程栅格数据计算的黑龙水电站坝址以上平均高程和流域面雨量均有不同程度增加,而设计流域和参证流域的径流系数均有一定程度的减小,设计流域的平均流量会有所增加但增幅不大。     

基于泰森多边形法的流域面平均雨量计算

以西南山区代表性较强的重庆市蔡家水文站控制断面以上笋溪河流域为研究流域,基于Arc GIS和数字高程模型(DEM)数据为基础,构建研究流域16个雨量站的泰森多边形,并利用16个雨量站2015年6月降雨量资料,采用不同方法对该控制断面以上流域面平均降雨量进行了计算。结果表明,基于Arc GIS和DEM构建泰森多边形计算面雨量较传统方法更简单。在雨量站分布较均匀且降水空间分布均匀的情况下,采用泰森多边形法和算术平均法计算的面雨量结果相差不大;当降雨空间分布极不均匀,个别站点出现了强降水情况时,由于泰森多边形法以权重来考虑分布不均匀的情况,采用该种方法计算结果精度更高更可靠;研究成果对西南山区流域(区域)面雨量计算具有一定的参考价值。     

数字流域研究综述

本文对数字流域的框架研究、基础平台建设、数字流域模型及相关技术、数字流域应用系统建设四个方面的研究进展进行了综述。数字流域的整体框架可分为三层：数据层、模型层和应用层。其中数据层的建设在我国已经初具规模；模型层中对分布式模型的研究较多，基于数字高程模型提取河网的技术已经比较成熟，在国内外许多小流域都建立了分布式水文模型；应用层由于缺乏全流域整体模型的支撑，目前的研究主要是提供数据服务以及一些专题的决策支持服务。综合前人的研究发现当前紧要任务就是在大范围、全流域上建立起具有应用价值的数字流域模型。     

数字高程模型与水文分析

数字高程模型实现水流方向的确定,流域汇流能力的分析,河网的提取,流域边界的确定和子流域的划分。通过数字高程模型提取出的流域信息与水文资料,能对流域水文信息有直观清晰的了解,对于流域的监测与治理、保护有重大意义。     

遥感蒸散发数据应用对SWAT模型径流和蒸散发模拟精度的影响

为探讨遥感蒸散发数据补充研究区水文资料的能力,及其在SWAT模型应用中对径流和蒸散发模拟精度的影响。以淮河上游息县控制流域为研究区建模,并利用实测径流资料与遥感蒸散发数据(MOD16A2)设置3种参数率定情景:仅实测径流率定参数(S1)、仅遥感蒸散发率定参数(S2)、径流与蒸散发同时率定参数(S3),分析不同情景下径流与蒸散发过程的模拟效果。结果表明:从径流模拟而言,S2、S3较S1的模拟精度(NS系数)均有不同程度的降低,但S3在S2的基础上有较明显的改善;从子流域尺度上的蒸散发模拟而言,S1至S3模拟精度呈现出逐渐上升的趋势,在采用径流与蒸散发同时率定时,S3比S2情景NS系数上升的子流域个数占总数的46%。通过逐步深入探究遥感蒸散发数据在SWAT模型中的应用,以及对参数率定的影响,从而分析其对径流与蒸散发的模拟精度产生的变化,此方法也可推广到其他水文模型,在区域尺度水资源管理与利用上具有较好的参考价值。     

基于SVAT模型的喀斯特地区水文过程尺度效应研究

水文模型尺度效应是水文学研究的前沿问题,为深入探索水文模型的空间尺度效应,本文采用耦合遥感数据的 SVAT 模型,分别在研究区—区县单元—小流域三个不同量级的空间尺度,基于蓝水绿水视角,对贵阳市非城镇地区的水文变化过程进行模拟,结果表明：在降水量保持不变的情况下,随着植被覆盖度的不断增加,三个不同空间尺度的生态绿水量均呈线性增长趋势;渗漏量在区县和小流域空间尺度,产生了少量异常值,但均为小数点第三位之后的微小波动;水文变化趋势总体上表现出良好的一致性;SVAT 模型对研究区水文变化过程的模拟,尺度效应影响较为有限。     

遥感技术在分布式水文模型中的应用研究进展

遥感技术与分布式水文模型的深入结合,推动了现代水文学科的发展。在简要介绍分布式水文模型与遥感技术发展状况基础上,对遥感技术在分布式水文模型应用过程中出现的降水、蒸散发、河川径流、陆面温度、土壤水分、土地利用/土地覆盖、叶面积指数等参数,给出详细的反演方法。结合技术及模型本身特性,指出遥感技术在分布式水文模型应用中存在的问题,并展望研究发展方向。     

An Experimental Study on Evapotranspiration Data Assimilation Based on the Hydrological Model

The accurate estimation of watershed evapotranspiration (ET) has been a research hotspot in the field of hydrology and water resources for a long time. This study aims to develop a new comprehensive method integrating the advantages of the hydrological model and remote sensing data for improving the daily ET processes simulation. For the purpose, a data assimilation (DA) approach was established on the basis of a physical-based hydrological model, Distributed Time Variant Gain Model (DTVGM). Due to the calculation of ET by using soil moisture recurrence relations in distributed hydrology model, ET was expressed by state variables, in combine with the remote sensing data of ET through a two-layer model, by using ensemble Kalman filter (EnKF) for ET assimilation and constructed a ET assimilation system based on DTVGM, obtained more accurate continuous time series values of ET. Applied in Beijing Shahe River Basin, the DA approach made the simulation shift towards the remote sensing results. According to the verification based on the measurement data of the flux station, the mean absolute percentage error of the DA-based ET was reduced from 25.8 to 8.2 % in No. 1 hydrological unit. The DA approach improved the ET simulation accuracy of hydrological model, and provides a new effective method for daily ET estimation.     

探地雷达测量土壤水方法及其尺度特征

土壤水的多尺度观测与模拟是当前国内外研究的热点问题。探地雷达作为一种测量土壤含水量的现代先进技术,填补了传统测量方法与遥感方法之间的尺度缺口,国内外大量研究表明:应用探地雷达测量土壤含水量的精度较高,测量速度快,无需破坏土壤结构,作为一种田间尺度的测量方法在测量中、小尺度土壤水空间分布特征等方面具有独特优势,通过不同频率的选定能够测量深度为0.05~50m的土壤含水量。对探地雷达测量土壤水的主要方法、原理、精度及优缺点等进行详尽介绍,并讨论探地雷达的测量深度和尺度特征等问题。探地雷达在遥感反演土壤水模型率定与精度验证方面比TDR、烘干法更有优势,有潜力应用于遥感产品验证、土壤水模式时间稳定性分析等其他水文相关应用中,为相关研究和探地雷达测量土壤水方法的推广提供理论参考。     

2009年中国干旱风险遥感监测结果评价分析

以国家减灾中心汇总的2009年全国各地实际发生的旱灾灾情为依据,以行政区划为基本单元,对云参数法干旱风险遥感监测结果进行评估。简要介绍了云参数法干旱遥感监测模型,用该模型对比分析了全年全国总体旱灾风险监测情况,并针对旱灾事件具有时序性的特点,提出了干旱风险遥感监测平均强度的概念,利用该指标评定了2009年中几次旱灾事件风险遥感监测的精度。结果表明,云参数法干旱风险遥感监测模型有着较好的干旱风险预警能力,在时间、空间尺度上都有较高的适应性。     

流域洪水汛情的遥感监测分析方法及其应用

介绍了遥感技术在洪涝灾害监测评估中的作用以及目前的应用状况 ,指出针对流域洪水汛情的遥感监测分析是遥感技术在防洪减灾应用中的一个重要方面 .提出了基于基础背景数据库、实时水文信息及多时相遥感影像对比等进行洪水汛情遥感监测分析的方法 ,在 2 0 0 3年淮河大洪水中的实例分析表明 ,利用遥感技术综合其它水文等相关信息 ,可以比较准确、及时、全面地把握整个流域洪水的汛情状况及其发展变化趋势 ,能够起到防洪减灾的作用 .     

基于遥感数据的河冰过程解译及分析

鉴于河冰的野外观测受观测技术、条件及方法的限制而无法获得大尺度、长序列的河冰过程数据,而遥感技术可有效完成复杂时空尺度海量信息的收集处理,以Landsat8遥感影像为数据源,通过单波段信息量比较及相关系数、信息熵和最佳指数的联合分析,得到最佳波段组合;采用监督分类的最大似然法对黄河内蒙古段三湖河口河段2013—2014年冬季不同时期遥感卫片数据进行解译,并对解译结果进行分析,从而获得该河段不同时期河冰的生消演变过程及特性。结果表明:应用7、4、3波段组合获得了较高的河冰解译精度,解译影像可以反映大尺度下冬季河冰的生消演变及输移过程,结合气象、水文等数据可以解释典型河冰现象,为河冰的理论分析及机理研究提供数据支撑。     

基于作物耗水定额控制的灌溉管理模型

海河流域水资源供需矛盾突出,其中农业灌溉所占用水量和耗水量比例最大,而其水分利用效率相对偏低,因此节水潜力较大,为合理调控区域灌溉用水,本文将田间试验观测为基础的灌溉节水理论和方法与遥感数据反演区域耗水(ET)的点面优势相结合,提出了基于作物耗水定额管理的农业灌溉管理模型,通过控制区域上的作物耗水量分布,促进区域灌溉水资源的合理调配和利用,实现资源性节水。模型主要功能包括遥感反演数据统计分析、区域耗水目标分解、作物ET定额分配、种植结构调整、节水潜力分析以及净灌溉需水量估算。可实现从区域综合耗水控制目标向主要作物ET定额的分解,并转化为灌溉用水管理中可控制的灌溉定额,通过逐年设置主要作物的ET控制定额和种植结构情景方案,分析区域的节水潜力,消除奢侈耗水,实现不同水文年和耗水控制阶段目标下的灌溉定额管理,为区域灌溉水管理提供技术支持。