基于二元水循环的流域分布式水质模型构建与应用

基于二元水循环理论,着眼于污染物产生、入河过程机理的描述,对流域分布式水质模型WEQ 进行了改进。改进模型的农田面源由陆域产生至入河的过程更具有物理机制;借助水土流失方程计算水土流失量,增强了土壤侵蚀面源污染计算结果的可信度;通过水质过程与二元水循环过程的耦合,实现了点、面源污染物入河过程的动态计算;考虑河道内人工取用水量、水库蓄水量变化对污染物时空分布的影响,进一步增强模型的物理机制。以嫩江流域为例,模拟了COD、氨氮的空间分布规律及河道断面负荷变化特征。模拟结果显示,其均方误差 与相对误差减小,模拟精     

基于二元水循环的灌区分布式水文模型的应用研究

针对中国北方灌区的水文特点,在二元水循环理论的指导下,对自然流域水文模型SWAT进行了改进,构建了灌区分布式水文模型,改进了SWAT模型的灌溉水运动模块、稻田水分循环模块、稻田水量平衡各要素和产量模拟的计算方法,增加了渠系渗漏模拟模块等.以河南省人民胜利渠灌区为例,利用改进的SWAT模型对该灌区的水循环过程进行了模拟.为验证模型的有效性,选用Nash-Suttclife效率系数(纳西效率系数)E、线性回归系数R2来评估模型在校准和验证过程中的模拟效果.结果表明:该模型适合灌区水分循环的模拟.模型的构建和改进,对分布式水文模型在高强度人类活动影响区域的水资源、水环境研究和管理起到积极的作用,为灌溉水文学提供了新的研究方法.     

嫩江流域水量水质特征

对嫩江河源,上、中、下游三段的地形、地势、河谷特征及水量、水质做了概述与评价.     

汉江流域分布式水循环模拟研究

详细描述了汉江流域分布式水文模型构建和求解的过程,验证了WEP模型模拟研究区水循环的可行性。提出了"参数分区"的新理念,为研究参数不确定性空间变异提供了高效的模型空间结构。分别采用分割样本检验法和代表样本检验法对模型模拟结果进行检验。模拟结果的评价采用年径流总量模拟的误差RE、Nash指数及模拟的降雨径流相关系数个指标。     

嫩江流域水量水质特征分析

嫩江流域水量水质特征分析赵旭（齐齐哈尔市水利勘测设计研究院１６１０００）王亚利王春安（龙江县水政水资源办１６１１００）（克山县水政水资源办１６１６００）嫩江发源于大兴安岭伊勒呼里山中段南侧，正源称南瓮河（又称南北河）。经吉林省扶余县三岔河，从左岸汇入...     

基于流域水循环模型的广义水资源评价(Ⅱ)——黄河流域应用

本文介绍了WEP-L模型在黄河流域的应用情况,包括输入数据处理、参数估算与模型验证,以及广义水资源初步评价成果。应用结果表明,所提出的模型和方法,能够评价径流性水资源、生态系统利用的雨水资源及其构成,能够分析在强烈人类活动影响下黄河流域广义水资源与构成所发生的显著变化。1985年及2000年下垫面条件下的水资源评价结果对比分析表明,水土保持、农田建设及取用水活动等引起的下垫面条件变化,使得流域狭义水资源总量减少(地表水减少但不重复地下水增加)、广义水资源总量增加,水土保持及农田建设增加的降水高效利用量远大于其减少的径流性水资源量。最后讨论了成果对黄河流域水安全战略和水资源可持续高效利用的一些启示。     

基于MIKE11模型构建的流域现状年水量水质模拟

研究浑河流域干流水动力模型的主要目的是模拟浑河流域各控制段的流速,水位和流量,从而为水质模型提供数据输入,为水质和水量联合调度提供数据支撑,以改善水质。研究首先构建了浑河流域的水动力模型,在此基础上,进行了径流模拟和水质模拟,并对当前年度水质进行了模拟~([1])。     

海河流域农田水循环模式与水平衡要素

基于海河流域农业的现状与发展,分析了海河流域农田水循环的驱动机制,提出了海河流域农田综合二元水循环模式,揭示了农田水循环的机制,并根据农田水循环的结构与模式分析了海河流域农田水循环的各项输入输出等水平衡要素。对海河流域农田水循环模式和通量的分析结果表明,海河流域种植结构和耕作方式的改变使有效降水利用量增加,蒸散发的输出量整体增加,农业系统退水量减少。根据海河流域农田水循环模式和通量的分析结果,提出了海河流域农田水循环的调控措施,包括节水灌溉、发展旱地农业等。     

西南喀斯特流域水循环研究进展

在分析我国西南喀斯特流域水文地质条件的基础上,总结了现阶段西南喀斯特流域水循环研究的主要方法,即流域水文模型方法和试验方法。指出利用流域水文模型方法进行定量研究的优缺点,在实际应用中遇到的困难,以及用试验方法研究喀斯特流域水循环过程所存在的问题。对未来西南喀斯特流域水循环研究的发展方向提出了一些看法。     

基于二元水循环模式的水资源评价理论方法

国内外流域水资源评价方法是随着水资源稀缺性的逐渐增强而不断发展的。时至今日,传统的水资源评价方法在描述人类活动干扰和满足不同层次水资源规划要求方面面临严峻挑战。本文提出了水资源全口径层次化动态评价方法,即以降水为资源评价的全口径通量,遵照有效性、可控性和可再生性原则对降水的资源结构进行解析,实现广义水资源、狭义水资源、径流性水资源和国民经济可利用量的层次化评价。在手段上,构建了由分布式水循环模拟模型与集总式水资源调配模型耦合而成的二元水资源评价模型,并将下垫面变化和人工取用水作为模型变量以实现动态评价。     

基于二元水循环及系统熵理论的城市用水配置

基于二元水循环理论,在分析城市水资源配置系统结构基础上,构建了考虑水资源质、量均衡的城市用水优化配置模型,并运用多目标求解方法获得水资源分配的可行方案;对信息熵进行改进,构建了系统熵,并将其应用于可行方案的评价中。对昆明市水资源的优化配置计算结果表明,当重视生态效益或者综合考虑生产、生活、环境及生态效益时,系统熵值较小,这将有利于水资源系统的长期健康运行;该方法不仅能对城市用水系统进行简洁有效的分析评价,亦能对用水系统的结构调整、系统发展提供参考意见。     

分布式水文模型对水质监测数据的补充及污染源分析

水质现状监测对水环境影响评价、水环境治理具有重要作用。目前,水质现状监测数据存在监测频率低、监测难度大、影响因素复杂及信息化程度低等问题。为此,采用了分布式水文模型对水质监测数据进行补足,并追根溯源分析污染物来源。以都匀市剑江河流域为例,基于水文气象、下垫面数据及仅有的2010-2014年的四个断面不同步的水质数据,建立SWAT分布式水文模型模拟总磷污染物。结果表明,使用分布式水文模型不仅可以补足剑江河流域四个监测断面同期的总磷数据,还可以追根溯源得出该流域总磷污染主要来源于面源污染,同时可以分析出面源污染的空间分布情况以及不同污染类别的占比,该流域中肥料流失为主要污染源,尤其是丰水年的污染占比高达近66%。     

基于水循环的分布式水资源调配模型开发与应用

自以水循环为基础的水资源动态配置模式提出以来,一批基于耦合分布式水文模型的水资源配置模型被先后提出,但其采用的耦合方法往往忽视了经济社会用水过程与天然水文过程之间的动态反馈作用。本文通过改进SWAT模型,并嵌合水资源配置模块,开发了基于水循环的分布式水资源调配模型（Water resources allocation and regulation model based on the SWAT,SWAT-WARM）,从模型结构、耦合方法、配置规则等方面系统描述了模型的双向耦合原理。以唐河流域为例开展模型的构建与应用研究,采用包含河道流量过程、特征频率径流总量、国民经济用水量和水资源开发利用量的多指标校验方法验证模型的性能,在此基础上,分析了不同时空尺度的水资源配置结果以及全流域年度水循环转化情况。分析结果表明,该模型通过分布式水文模拟和水资源配置模拟的动态结合,能够描述“自然-社会”水资源复杂系统的实时互馈过程,可为流域水资源精细化管理提供技术支撑。     

变化中的流域“自然-社会”二元水循环理论与研究方法

在人类活动和气候变化影响下,流域水循环发生了深刻变化。水多、水少、水脏、水浑等流域水问题背后的科学基础是"自然-社会"二元驱动力作用下的流域水循环及其伴生的水环境、水生态过程的演变机理,有效解决这些水问题需要一套流域"自然-社会"二元水循环理论来支撑。本文在简述二元水循环研究历程的基础上,从水循环的驱动力、结构、功能属性和演变效应等方面,对比分析了自然水循环和"自然-社会"二元水循环的不同特征,阐述了变化中的流域"自然-社会"二元水循环的基本原理,包括学科范式、科学问题、研究内容与研究方法等。文章还讨论了二元水循环研究面临的机遇与挑战,如水资源的数量-质量-效率统一度量与转化问题及解决方法等,并进行了研究总结。     

基于物理过程的分布式流域水沙预报模型

将分布式水文模型与土壤侵蚀产沙模型相互嵌套,构建了一个分布式流域水沙预报模型。模型基于DEM,将流域离散为“坡面+ 沟道”系统,采用“+ 1 ”分级方法将沟道组织为河网,实现了流域水沙预报的并行计算。坡面单元划分为植被层、地表层、非饱和带和地下水层,模拟了降雨、截留、蒸散发、入渗、地表径流、壤中流和地下水、各种形式的侵蚀产沙及泥沙输移;沟道进行汇流演算以及泥沙输移。模型在李子溪流域对长系列降雨的模拟结果表明,模型的水文模块模拟精度良好,侵蚀产沙模块模拟效果基本令人满意。     

基于分布式水文模型的水功能区设计流量研究

通过建立流域分布式水文模型，并实现对于枯水期流量的有效模拟，结合水功能区设计流量核算规则，提出了基于分布式水文模型的水功能区设计流量计算方法。将此方法应用于松花江流域，对流域内300个水功能区的设计流量进行了计算，并考虑取用水、下垫面和调水工程等因素的影响，对流域在2020年和2030年水循环情景下水功能区设计流量的变化情况进行了计算和分析。结果显示，在未来情景下流域内水功能区设计流量整体呈下降趋势。以松花江干流上设计流量下降幅度较大的扶余站和哈尔滨站所在水功能区为重点研究对象，提出为上游丰满水库设置230m3/s最小下泄流量的优化解决方案。     

基于分布式水文模型的水功能区设计流量研究

通过建立流域分布式水文模型,并实现对于枯水期流量的有效模拟,结合水功能区设计流量核算规则,提出了基于分布式水文模型的水功能区设计流量计算方法。应用该方法对松花江流域内300个水功能区的设计流量进行了计算,并考虑取用水、下垫面和调水工程等因素的影响,对流域在2020年和2030年水循环情景下水功能区设计流量的变化情况进行了计算和分析。计算结果表明,在未来情景下流域内水功能区设计流量整体呈下降趋势。以松花江干流上设计流量下降幅度较大的扶余站和哈尔滨站所在的水功能区为重点研究对象,提出为上游丰满水库设置230m3/s最小下泄流量的优化解决方案以对干流径流过程进行调控。