一个以DEM为基础的分布式水文模型

研究了如何将从DEM中提取的河网、水流路径等流域特征应用于分布式水文模型。建立了一个以传统产流模式为基础进行产流计算、网格间沿虚拟汇流网络进行汇流的分布式水文模型，并在我国东北部分流域进行了应用。重点研究了以DEM为基础的汇流方法，用汇流时间和线性水库相结合的方法进行汇流演算。结果表明，该方法提高了大尺度水文模拟的精度。     

煤矿采空区特殊下垫面水文模型研究

煤矿采空区的形成改变了传统的水文过程,对洪峰和洪量具有明显的削减作用。以汾河水库控制流域为例,引入裂隙渗漏系数G和渗漏系数k分别表示采空区裂隙位于坡面与河道对产汇流过程的影响,构建了采空区特殊下垫面条件下的水文模型,选取1970～2015年间汾河水库控制流域内采空区先后出现的16场次洪水,对比分析了两种方案的水文模拟精度。结果表明,传统的水文模型在采空区出现前模拟效果较好,7场次洪水模拟合格率为71.43%,而在采空区出现后9场次洪水合格率仅为22.22%,流域中部煤矿采空区对暴雨中心位于中心区域的降雨引起的洪水过程产生较大的影响;对采空区出现后的暴雨中心在采空区附近的7场次洪水采用采空区特殊下垫面条件下的水文模型进行模拟,7场次洪水合格率为71.43%,精度得到了显著提升。     

地面地下径流分割方法实验研究

地面地下径流分割是水文计算、径流预报、水资源评价中一项根本性的工作。但至今仍无可靠的方法。本文在浙江高坞实验溪观测的地下径流资料基础上,从水动力学原理分析了地下径流汇流模型应采用的型式和地下径流汇流时间随流量的变化规律,提出运用产汇流联合模型法分割地面地下径流。该法经用实际资料检验与应用,表明用于山丘区流域是行之有效的,具有良好的精度。     

新安江模型在董铺水库洪水预报中的应用研究

针对大中型水库的水位观测资料较丰富,库区存在着难以观测的直接入库径流及主要入库河道径流观测资料缺乏的现状,以安徽省合肥市董铺水库流域为例,将水库流域划分为陆面和水面两部分,水面按直接产流计算,通过水库水位和水库泄水、用水资料反推入库径流过程,采用实码加速遗传算法对日模型和次洪模型的参数进行率定,构建了基于三水源新安江模型的董铺水库洪水预报模型。对董铺水库坝址以上所控制流域进行了模拟计算,日模型率定期14年中,径流深合格率为92.9%,确定性系数为0.94;日模型验证期18年中,径流深合格率为100%,确定性系数为0.93;次洪模型率定期34场洪水中,径流深合格率为88.2%;次洪模型验证期26场洪水中,径流深合格率为92.3%;60场洪水时水库水位推算合格率90%;方案整体预报精度达到甲级。研究结果表明考虑大中型水库流域产汇流特点和水文观测资料的现状,将水库流域的产流分为陆面和水库水面两部分,反推入库径流过程,基于三水源新安江模型进行大中型水库的洪水预报是可行的,其预报精度达到水库洪水调度的要求。     

VIC模型在三江源地区产汇流模拟中的应用

基于大尺度陆面水文模型VIC模型,以纳什效率系数、相关系数及相对误差为评判标准,对三江源地区产汇流过程进行了模拟分析。结果表明:三江源地区产流存在明显的时间和空间分布,产流主要发生在6～9月与降水的空间分布相吻合,且受东亚季风的影响,产流量随纬度的升高而减小;VIC模型能较好地模拟三江源地区年内及年际流量的变化过程,具有较高的模拟精度,具体表现为纳什效率系数在0.65～0.80之间,黄河源区、长江源区、澜沧江源区相对误差分别为-0.3%、8.8%、-15.2%,可见VIC模型在三江源地区具有较高的适用性,能用于该地区水文过程的模拟及气候变化对水资源影响的研究。     

基于CASC2D模型的县北沟流域径流模拟研究

基于物理基础的分布式水文模型中的CASC2D模型,对县北沟流域径流过程进行了模拟分析,以确定性系数、洪峰相对误差、径流深相对误差为评判标准。结果表明,采用CASC2D模型在县北沟流域的径流模拟效果良好,8场洪水中有6场洪水确定性系数在0.75以上,且均值为0.85。洪峰相对误差合格率为100%,径流深相对误差合格率为87.5%,只有1986062614这场洪水径流深相对误差不合格。可见,CASC2D模型在县北沟流域具有较好的适用性,能用于该流域径流过程的模拟。     

基于地貌类型的岩溶小流域产流模型

针对广西横县镇龙乡小流域岩溶结构发育、地下暗河分布广泛、汛期多强降雨及产流过程中地下径流丰富、出流过程非线性、流域不闭合等特点,研究了岩溶小流域不同地貌类型的产流规律,将岩溶地区下垫面分为土壤覆盖区与岩溶裸露区,分别运用蓄满产流模型模拟土壤覆盖区产流,水箱模型模拟岩溶裸露区产流,进而模拟流域总产流,建立了基于地貌类型的岩溶小流域产流概念性水文模型,利用岩溶小流域2010~2011年9场洪水资料进行模型参数率定,2012年4场洪水进行产流量验证。结果表明,模型在岩溶区的模拟效果较好,其预报相对误差范围为4.15%~18.49%,均值为13.82%,但对于前期影响雨量较大、降雨历时长的洪水,水箱模型产流模块产流量更大,受到降雨影响更为敏感,模拟精度相对更高。     

渤海湾滨海平原河网地区降雨径流模拟

渤海湾滨海平原河网地区河道纵横交错,流态多样,降雨径流过程复杂。为准确模拟其降雨径流过程,在水文特征数据矢量化的基础上,将以二维非恒定浅水运动方程为控制方程的二维水动力模型与以河道汇流关系及水文方法为基础的一维河道拟序汇流模型相耦合,建立了适用于平原河网地区的降雨径流模型。经实测数据验证,模型可靠。研究表明,该模型可模拟计算渤海湾滨海平原2015年各时刻各处产流量、水位、流速及其变化过程;计算得出各河道的入水、出水水量及主要河流的入海水量,实现了对平原河网地区的降雨径流模拟。     

基于不同网格分辨率的大尺度模式径流的汇流分析

径流量往往基于较大空间尺度计算求得,再采用汇流模型将径流量转换为河道流量过程。对于大尺度的汇流模型,汇流网络与流域实际河网差别较大,因此采用不同网格分辨率计算分析大尺度径流量的汇流,并应用单位线法和线性圣维南方程计算坡地和河网汇流。结果表明,实际汇水面积随着网格分辨率的不同变化很大;不同时间尺度和网格分辨率下的流量结果的偏差与实际汇水面积和流量值本身大小有关;网格分辨率对流量的影响形式在较大的时间尺度上更加明显。     

受水利水电工程影响流域产流预报方法的探论

本文从研究流域上大中型水库及小水库群(包括据堰)在防洪、灌溉、发电中的调蓄作用及运用基本规律出发。在天然流域产汇流预报原理基础上。提出了一套考虑上游水利水电工程影响的产流预报方法。该法应用于广东枫树坝流域,使产流预报方案的合格率从85.1％提高到91.7％,并克服了原方案在汛初及久旱后预报洪水的产流量远远偏大的问题。     

玉石水库影响下的碧流河水库洪水预报方法

流域内水利工程的建立可能会改变原有的产汇流机制,以碧流河水库为例,结合日模型和日供水,利用水量平衡估算水利工程的拦蓄作用,提出一种产流模型计算改进方法;并结合降雨、蒸发、前期土壤含水率、遥感等资料验证模型预报结果的合理性。模型计算结果表明,改进后的模型能有效提高碧流河水库的洪水预报精度,对该水库的防洪调度具有重要意义。     

基于栅格的分布式流域水文模型的构建与应用

以栅格植被根系层深度、田间持水量、饱和土壤含水量作为衡量流域内各点蓄水容量和最大蓄水容量的基础,建立了基于蓄满产流的栅格型分布式流域水文模型,并模拟了积雪融雪、蒸散发及产汇流过程.模拟结果表明,构建的流域水文模型模拟精度较高,方法可行.     

长江下游小流域不同降雨类型水文要素同位素特征分析

为分析长江下游小流域不同降雨类型水文要素的同位素特征,结合氢氧同位素资料,分析了长江流域下游和睦桥小流域两场降雨事件(台风雨和梅雨)中各水文要素。结果表明,各水文要素同位素的时程效应较为显著。台风雨事件中降雨同位素愈来愈贫化,而梅雨事件中的降雨同位素具有显著富集趋势。各水体同位素值围绕大气水线分布,表明均由降雨产生。河水同位素变化不明显且分布最为集中,体现了降雨同位素特征的消减性。土壤水同位素由于在土壤水入渗过程中发生了混合作用,造成δ2H-δ18O相关点位于大气水线的右下方且集中分布。研究成果可为长江下游流域的径流成分划分与水循环机理研究提供参考。     

流域水环境管理系统设计及其原型实现

地理信息系统(GIS)和分布式水文模型在解决流域水资源和水环境的问题中发挥着重要作用,将两者耦合,特别是Web GIS和分布式的水文模型的耦合,已成为流域水环境管理系统的发展新趋势。为此,提出通过无缝集成SWAT分布式水文模型和开源的Web GIS-Geoserver构建流域水环境管理系统的方案,并以九龙江流域为试验流域,实现了点源污染排放的水环境模拟、非点源污染管理措施的环境效应评估及水环境信息的网上发布。该系统原型的成功开发和应用,为今后开发完整功能的流域水环境管理系统奠定了坚实基础。     

基于流域基本单元的分布式流域汇流模型及应用

针对传统汇流计算复杂、需要参数较多的缺点,提出了基于基本单元的分布式汇流计算方法,建立基于V形和马蹄形基本单元的离散化模型,用面积—时间曲线法和库赛斯法分别求坡面汇流和河网汇流,由此组合构建分布式流域汇流模型,以沿渡河流域为例进行计算取得了较高的精度。该模型结构简单,资料少,算法易实现。     

基于投影覆盖法的小流域模型地貌分形特征

针对流域地貌所具有的明显各向异性和三维立体特征,将投影覆盖法引入其三维表面分形特征的直接量化,结合投影覆盖法计算三维表面分形维数基本原理和GIS技术,提出了基于投影覆盖法的计算流域地貌三维表面分形维数的GIS实现过程,并对9次摄影测量所得小流域模型地貌三维表面分形维数进行了计算。结果表明,投影覆盖法可实现流域地貌三维表面分形特征的直接量化,计算出的地貌三维表面分形维数准确反映了模拟降雨驱动下小流域模型地貌总体特征的动态变化过程;与计盒维数法相比,投影覆盖法更有利于揭示小流域模型不同发育阶段地貌特征的差异性,对于流域水土流失预报模型中地貌因子量化参数的选择具有重要意义。     

尼尔基水库上游融雪径流模拟及预报

准确可靠预报融雪径流对寒区洪旱灾害的监测及水资源管理具有重要意义。根据尼尔基水库上游季节性融雪产流特点,结合蓄满产流理论,考虑寒冷地区冻土的不〖JP2〗透水、蓄水调节、蒸发抑制等作用及冻土融冻期水文特性,构建了耦合度-日融雪模型、径流系数法及新安江模型的分散式融雪径流预报模型,采用1979~〖JP〗1988年的水文气象资料对模型进行了率定,并根据2000~2003年相应资料验证了模型合理性。通过对5个不同时间尺度径流量的模拟与验证结果表明,模型具有较好精度,在研究区具有较强适用性,可为尼尔基水库春、夏两季入库径流预报提供参考。     

基于运动波下渗的产流模型研究与应用

阐述了基于运动波下渗的产流模型的基本原理,并在长江三峡地区沿渡河流域进行了初步应用,结果良好。该模型从描述流域各点土壤水分剖面的变化过程出发,给出流域下渗能力和饱和面积的时空分布,从而得到超渗径流和蓄满径流成分在流域上的时空分布,在物理概念合理的框架之下实现了超渗和蓄满产流机制的综合模拟。