栅格岩溶分布式水文模型

为提高岩溶区洪水的模拟精度,基于自由水蓄水库和线性水库的概念,提出了考虑表层岩溶带与深层地下溶隙调蓄作用下的降水径流分布式模拟方法.在栅格新安江模型的基础上引入表层岩溶带及深层地下溶隙调蓄模块,构建了栅格岩溶分布式水文模型,并将该模型和栅格新安江模型应用于典型岩溶流域(普厅河流域)进行对比分析.结果表明:栅格岩溶分布式...     

下垫面变化条件下合河流域设计洪水修订

基于新安江-海河模型,选取合河流域为研究对象,开展下垫面变化对设计洪水影响的研究。将合河流域的洪水系列分为1980年前、后两个部分,针对两个系列分别率定模型参数;再根据1980年后的参数来重新模拟1980年前的洪水,通过模拟出的次洪径流深和洪峰的变化幅度来反映下垫面变化对设计洪水的影响;同时,利用径流深的模拟结果修订设计洪水,并计算设计洪水的变化幅度。结果表明,合河流域的自由水蓄水容量和河网水消退系数均变大,流域的调蓄能力变大,设计洪水的洪峰值在减小;地下水过度开采与水利工程的建设是导致该流域设计洪水减小的主要因素。     

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DEM栅格的水文模型在沂河流域的应用

本文结合GIS技术和数字高程模型,运用基于DEM栅格流域信息提取技术,对传统的新安江模型及TOPMODEL进行改进,构建基于栅格的分布式新安江模型、基于栅格的TOPMODEL水文模型。并将模型应用于沂河临沂以上流域。通过流域信息提取、模型参数率定和流域典型洪水模拟,以探讨GIS技术与数字高程技术的应用和水文模型的适应性。应用结果表明,4个水文模型在该流域上的水文过程模拟效果良好,其中,基于栅格的新安江模型与基于栅格的TOPMODEL的模拟效果更好。     

集总式喀斯特水文模型构建及其应用

针对大部分喀斯特流域属于无资料地区的现状,构建资料要求较低的集总式喀斯特水文模型(lumped karst hydrological model,LKHM)。LKHM以三水源新安江模型为基础,针对喀斯特流域二元三维的流域性质,在汇流计算层做了改进。将岩溶地貌概化为3类:溶沟、溶隙、管道,采用滞后演算法模拟溶沟对地表径流的调蓄作用,采用若干线性水库串联模拟不同大小口径的溶隙对地下径流的调蓄作用,将所有管道概化为一个大管道模拟地表径流与地下径流的交换;最后在贵州平湖流域进行模型检验和应用。结果表明:LKHM模拟精度较高,说明模型的结构、参数合理,具备一定的实用价值。     

新安江-海河模型在阜平流域的应用

对新安江模型进行了完善,得到了全新的新安江-海河模型,分别运用新安江模型和新安江-海河模型,对1958—2004年阜平流域进行了产汇流模拟。结果表明:不管是新安江模型还是修正后的新安江-海河模型,模拟精度都比较高,尤其是在洪水分年代与分量级模拟时,但是新安江-海河模型中各个参数的取值更能反映实际的产汇流情况,模型结构更加完善。     

分布式水文模型构建及在黄河区间流域的应用

选择位于黄河支流洛河中游的长水—宜阳区间流域作为研究对象,基于数字高程模型,计算栅格水流方向、集水面积和栅格演算次序,为产汇流计算打下基础。把1个栅格单元作为1个小子流域,基于栅格采用新安江模型进行产流计算,采用Muskingum-Cunge算法进行河道洪水演算。结果表明,基于DEM的分布式水文模型在洪峰误差控制和过程拟合等方面表现较好,洪水模拟具有较高的精度。     

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。     

DEM分辨率对分布式水文模拟的影响

以数字高程模型为基础,采用栅格型新安江模型进行不同分辨率情况下的洪水模拟,分析了分辨率对分布式水文模拟的影响。研究结果表明:数字高程模型分辨率越高,流域数字化的精度相对越高,但模型的模拟结果并不一定越好;针对不同分辨率的数字高程模型,在重新率定汇流参数的情况下,栅格型新安江模型的模拟精度相当,均能取得较好的应用效果;对于中尺度流域而言,采用30″分辨率的数字高程模型不仅能够提高模型的运行时效,也能取得较高的模拟精度。     

新安江-海河模型在清漳河流域的应用

针对北方河道洪水初期比较干枯的情况,以及人类活动对产汇流影响等特点,文中采用修订的新安江-海河模型应用于清漳河流域,对匡门口站多年洪水资料进行产汇流模拟。结果表明,在考虑了海河流域的特性,新增地下水和河道初损等参数的新安江-海河模型达到了预报精度,参数取值合理、模型结构较完善,径流量合格率高于洪峰的预报结果符合清漳河流域的特性,可以将径流量预报进行实际应用。     

基于物理基础的分布式水文模型应用研究

为了探讨基于物理基础的分布式水文模型在国内半干旱半湿润流域的应用,研究模型径流模拟在中小尺度流域的合理性与适用性,采用基于连续栅格单元演算的分布式水文模型CASC2D,对县北沟流域1983年～2007年8场洪水和栾川流域1961年～1998年8场洪水进行了径流模拟.对模拟精度、特征值等方面进行的比较分析结果表明,模型在县北沟流域和栾川流域均取得较好的模拟效果,且县北沟流域的模拟效果比栾川流域好;模型适用于中小尺度的半干旱半湿润流域,在超渗产流与混合产流流域均能取得较高的精度.     

基于元胞自动机的分布式洪水预报研究

洪水预报是防洪减灾的重要技术手段,鉴于我国北方半干旱半湿润地区的特殊性,以栅格DEM为计算单元,将每个栅格作为一个子流域,对基于超渗产流机制的大伙房模型进行栅格化,构建栅格型大伙房水库流域产流模型。采用元胞自动机模型实现汇流模拟,把栅格产流计算结果作为每个元胞的产流输入,将二维圣维南方程作为转换规则,充分考虑地表径流、壤中流、地下径流三种水源之间的蓄渗关系,实现元胞之间的水量交换,最终构建基于元胞自动机和大伙房模型的分布式洪水预报模型。采用30场历史典型洪水对模型进行参数率定及精度验证,利用空间信息和粒子群算法进行参数优选。研究表明:新建模型与大伙房模型具有相同的预报趋势,而且新建模型各项指标的拟合程度均比大伙房模型有所提高,说明利用新建模型进行洪水预报是可行的。     

海河流域日径流模拟不确定性分析及应用

文章基于HBV、HyMod和新安江三个不同结构概念性水文模型,对海河响水堡流域进行多模型集合模拟,并对模拟日径流不确定性进行评估。结果表明响水堡流域在20世纪80年代前,下垫面变化较大。且HyMod模型,HBV模型,新安江模型及基于模型集合预报方案的HYMOD-HBV模型,HYMOD-新安江模型,新安江-HBV模型在响水堡流域日流量模拟中均有较好的应用,可实现洪水预报目的。     

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。     

WATFLOOD模型的应用分析

WATFLOOD模型是基于物理基础的分布式流域水文模型。为了研究其在国内湿润流域的合理性和适用性,结合数字高程、土地利用等资料,将WATFLOOD模型应用于呈村流域,对该流域1990—1999年间的18场洪水进行径流模拟。另将新安江模型也应用于该流域对这18场洪水进行径流模拟,并对两种模型的原理结构和洪水特征值进行比较分析。两种模型模拟精度差异不大,结果比较满意。表明WATFLOOD模型在湿润流域具有一定的适用性。     

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。     

基于栅格新安江模型的秦淮河流域洪水模拟及实时校正研究

中国中小河流众多,洪水频发,灾害严重,是当前洪水防控的重点薄弱环节。秦淮河水系是南京市境内最为重要的水体之一,汛期可能发生的洪涝灾害威胁着全市的生命财产安全。以秦淮河前垾村流域为研究对象,采用新安江模型和栅格新安江模型进行洪水模拟研究,并采用KNN法、反馈法进行实时校正,实现快速准确的洪水预报计算。实时校正前,栅格新安江模型模拟精度略优于新安江模型,二者模拟效果良好;经实时校正后,新安江模型和栅格新安江模型的模拟效果均明显提高,可以为秦淮河流域防洪减灾决策提供重要依据。     

洪泽湖以上流域洪水预报研究

为了给洪泽湖及整个淮河下游地区的防汛抗旱决策提供技术支持,基于API模型和三水源新安江模型,采用各区分单元、入湖分单元分区间的方法,考虑水利工程以及大洪水期蓄滞洪区的应用情况,进行降雨径流预报与洪水过程研究。选取洪泽湖以上2000-2018年实测数据,对蚌埠控制区、蚌埠以下淮北控制区、蚌埠以下淮南控制区进行场次洪水模拟;基于水量平衡法,以反推入湖流量作为实测入流,各区采用马斯京根法预报洪水,构建入湖洪水预报方案。结果表明:各区两种模型模拟效果比较接近,均取得较好的预报精度,且对于流域内大洪水的模拟效果更理想。在涨洪段,分单元分区间的API模型和新安江模型在大洪水期均能有效的预报入湖洪水,模拟精度相当;在退水段且预报时段较长时,分单元分区间的新安江模型模拟精度高于API模型,并且模拟的洪水过程与反推入流过程更接近。     

新安江-海河模型在烟台市典型流域的径流模拟

为建立适用于烟台市半湿润地区的水文模型, 考虑流域水文特征及下垫面条件的影响, 采用新安江-海河模型 对 2011- 2018 年烟台5 个典型流域进行径流模拟。2014 年起烟台连续 3 年干旱, 河道干涸, 径流量与2014 年前相 比大幅减少。考虑到干旱的影响, 采用 Mann-Kendal 检验法对年径流序列进行突变检验,确定 2014 年为年径流突变点, 将模拟序列分为 2 个时间段。结果表明: 径流过程分段模拟之后, 新安江-海河模型在烟台市典型流域的径流模拟精度较高, 参数取值较为合理, 模型能够反映实际的产汇流情况, 有较好的适用性。     

东江流域分布式降水径流模拟研究

基于东江博罗站上游区域的数字高程模型(DEM)数据,提取了数字河网水系与流域边界,构建了基于DEM的分布式水文模型DDRM(DEM-based Distributed Rainfall-Runoff Model)并模拟了博罗站1980—2005年降水径流过程。采用Nash效率系数、径流深相对误差对DDRM模型的径流模拟效果进行了评价,并与新安江模型的模拟效果进行对比分析。结果表明:DDRM模型和新安江模型在东江流域降水径流模拟中均取得了较好的模拟效果。整体而言,两个模型的模拟效果相当;在洪水量级模拟方面,DDRM模型优于新安江模型。与新安江模型相比,DDRM模型具有结构简单、参数较少的优点,且能模拟径流量的空间分布。