基于多源遥感土壤湿度与模型数据同化的流域径流模拟

为提升径流模拟精度,以秦淮河流域为例,采用集合平均法将SMAP、SMOS、AMSR2卫星遥感土壤湿度融合并利用地形湿度指数进行空间降尺度处理,采用卡尔曼滤波算法和栅格新安江模型进行遥感融合土壤湿度同化。对2016—2018年秦淮河流域3个流量站记录的11场洪水进行模型数据同化的结果表明：日尺度率定期洪峰、径流深相对误差合格率均为71.43%,验证期洪峰、径流深相对误差合格率分别为66.67%和100%;经同化后,8场洪水径流深误差减小,平均误差降低29.01%;8场洪水确定性系数增大,范围在0.01～0.09之间,模拟精度最高可提升11.84%;同化多源遥感土壤湿度能有效改善土壤湿度估计的准确性,进而提升径流模拟精度。     

基于SWAT模型的秦淮河流域气候变化水文响应研究

为了解气候变化对水文水资源的影响机理,以秦淮河流域为研究区构建SWAT模型,使用SWAT-CUP对模型进行参数敏感性分析、率定及验证,并采用任意假设法设计未来气候情景,分析温度及降雨变化对流域径流及实际蒸散发量的影响。结果表明:模型在月径流模拟中具有较高的精度,适用于秦淮河流域气候变化下的水文响应研究;气温降低或降雨量上升都会引起流域径流量增加,反之则减少;实际蒸散发量与降雨量正相关,而实际蒸散发量对气温变化的响应不明显;平水年径流量对降雨量变化的响应较强,枯水年径流量对温度变化的响应较强;枯水年实际蒸散发量对降雨量变化的响应较强。     

基于深度学习的多源降水数据融合方法及其应用

准确的水文模拟依赖于可靠的降水数据,遥感降水产品是对地面观测站点空间代表性差的有效补充,但其精度仍需进一步改进。为获得更高精度的降水数据,提出了一种时空动态数据融合方法,它结合了基于长短期记忆(LSTM)神经网络的空间插值方法与动态贝叶斯模型平均(DBMA)数据融合方法。基于该方法将IMERG-E遥感降水数据和地面站点观测降水数据进行了融合,并以湘江流域为例,通过评估融合降水数据的精度及水文模拟验证了该方法的可靠性以及融合降水产品的精度。结果表明：融合降水数据能够较好地反映湘江流域降水的空间分布特征,并与地面站点观测降水具有很高的相关性,在多个站点处的相关系数CC达到0.65以上,大多数站点达到与参考数据集(中国自动站与CMORPH降水产品融合的逐时降水量网格数据集1.0版,简称CMA)相同甚至更高的水平。此外,相较于IMERG-E和CMA,融合降水数据在水文模拟方面的性能有所提升,洪水事件验证期的纳什效率系数NSE分别从0.41和0.80提升至0.84。     

topmodel模型在流域洪水模拟中的应用

在数字高程模型的基础上,根据流域信息提取的相关算法,对安徽省合肥境内的桃溪流域的信息进行了数字化提取.介绍了topmodel模型的结构及其产汇流计算原理,并介绍了地形指数的计算方法,分析了地形指数的物理意义.最后将该模型应用于桃溪流域的洪水模拟,同时对模拟结果进行了一定的比较分析.     

洪水随机模拟在澜沧江流域地区洪水组成中的应用

近年来，随着水利水电工程的增多，主要研究对象已向全流域库群转化，常规水文方法在工程实践中的局限性越来越突出。由于随机模拟所具有的优点，探讨用随机模拟的方法对水文水资源序列进行模拟已经越来越成为不可替代的有效方法。随着计算机运算能力的不断提高，径流的随机模拟技术逐步得到应用。该文通过将洪水随机模拟法应用于澜沧江中下游的洪水地区组成的研究中，在这个过程中取得了比较好的结果。     

水文模型在鳌江流域径流模拟中的应用

文章简要介绍了分布式水文模型的基本原理.以分辨率为90m×90m的STRM DEM为基础,计算得鳌江埭头流域的地形指数.应用该模型做径流模拟,与新安江模型做对比分析,提出了几点实际应用中的问题.     

HEC-HMS模型在青山河流域洪水模拟中的应用

在中小流域山洪灾害预警中实现快速模拟洪水过程的重要性日益凸显。运用HEC-HMS模型结合GIS技术构建青山河流域分布式水文模型,以DEM数据为基础提取水系特征将小流域网格化,选用初损常损法及斯奈德单位线法计算地表径流,以非线性boussinesq法模拟基流消退过程,再以马斯京根法进行河道演算。采用5场实测洪水资料率定模型参数,13场洪水进行预报检验,结果显示验证期洪水洪峰流量误差均小于20%,峰现时差均小于3 h,确定性系数除2场小于0.7外,其余均达到0.7以上。表明HEC-HMS模型在本流域模拟中准确性高、稳定性好,满足洪水预报要求,对于探索小流域次洪模拟分析具有较大的应用价值。     

参数变化对HEC-HMS模型流域洪水模拟结果的影响

为分析圩院式防洪模式对流域防洪的影响,以秦淮河流域为研究区,构建HEC-HMS水文模拟模型,分析不透水率、允许水深、排涝模数的变化对流域洪峰和洪量模拟结果的影响。研究结果表明:随着流域不透水率从20%增大至70%时,圩垸式防洪模式下流域洪量和洪峰均呈现增大趋势;当圩垸允许水深增大时,圩垸式防洪模式下流域洪量呈递减趋势,而流域洪峰呈递增趋势;随着排涝模数的降低,流域的洪峰和洪量呈递减趋势。研究成果对秦淮河流域及相似流域的HEC-HMS模型洪水模拟及参数设置具有借鉴和指导意义。     

CMADS在霍童溪流域SWAT模型径流模拟中的应用研究

中国东南沿海山区中小流域同样存在气象数据稀缺问题,导致流域水文模型研究受限。中国大气同化驱动数据集(CMADS)是一类可获得再分析气象数据集,用于填补水文模型数据空缺,研究其在SWAT径流模拟中的适用性显得尤为重要。以福建霍童溪流域为研究区,以测站数据为参照,通过数据一致性评价、SWAT模型径流模拟的检验系数以及水文要素空间分布对CMADS进行适用性评价。研究结果表明:两类数据降水空间分布一致,温度数据相关性较高;CMADS和测站数据在月、日尺度SWAT模型径流模拟中R~2和NSE系数均达到了较好的结果;CMADS模式水文相关分量与测站模式偏差较小且空间分布一致,CMADS数据集在东南沿海代表性流域径流模拟有较好的适用性。     

HEC-HMS模型在城市化流域洪水模拟中的应用

流域城市化过程影响了城市洪水形成的产汇流条件,显著增大了流域洪水模拟预报难度。采用HECHMS水文模型,选取秦淮河流域城市化前1980~1988年间共8场降雨-径流过程、城市化后2007~2013年间共7场降雨-径流过程开展洪水模拟研究,率定城市化前后不同土地利用情景下的产汇流参数,并设计城市化影响洪水模拟方案,对比分析城市化影响下的流域水文响应。结果表明:HEC-HMS模型在秦淮河流域城市化前后均具有很好适用性,且单峰洪水过程模拟精度高;城市化后流域内其他用地向城市建设用地转移,流域内不透水面积增加明显,使得产流量增加,洪峰流量增大,峰现时间提前约2 h。     

基于DSR模型的秦淮河流域防洪能力变化及成因分析

为深入探讨流域防洪能力变化及其原因,基于驱动力-状态-响应(DSR)模型构建流域防洪能力变化分析模型,从驱动力、状态和响应3个方面对秦淮河流域社会经济发展、防洪能力变化和水利工程建设投资进行评价和分析。结果表明：秦淮河流域城市化建设在2010年之前发展迅速,2010年后发展速度放缓;人类经济建设的不断发展对流域防洪能力造成了一定破坏,但水利工程建设的不断投入使流域防洪能力得以提升并得到基本保障;河网调蓄能力仍持续下降,中小河道建设和管理维护工作仍需着重加强。     

基于SWAT模型的盘龙江流域径流模拟

为了给日后的滇池治理和昆明市水资源保护利用提供依据,以昆明市区的盘龙江流域为研究区域,采用SWAT模型对该流域的径流进行模拟研究,通过加载流域的DEM、土地利用、土壤类型等数据到SWAT模型,选定1999—2004年为模型参数率定期,2005—2007年为模型验证期,对松华坝以上流域和以下流域分别进行模拟,并对模拟结果进行比较和评价。结果表明:松华坝以上区间流域的模拟相关系数R2在0.83以上,Ens在0.80以上;松华坝以下区域的模拟相关系数R2在0.70以上,Ens在0.58以上。即该模型对盘龙江流域具有良好的适应性,可以为盘龙江流域在不同土地利用的条件下对流域的水量、水质、泥沙进行模拟预测。     

Hydrological assessment of TRMM rainfall data over Yangtze River Basin

High-quality rainfall information is critical for accurate simulation of runoff and water cycle processes on the land surface. In situ monitoring of rainfall has a very limited utility at the regional and global scale because of the high temporal and spatial variability of rainfall. As a step toward overcoming this problem, microwave remote sensing observations can be used to retrieve the temporal and spatial rainfall coverage because of their global availability and frequency of measurement. This paper addresses the question of whether remote sensing rainfall estimates over a catchment can be used for water balance computations in the distributed hydrological model. The TRMM 3B42V6 rainfall product was introduced into the hydrological cycle simulation of the Yangtze River Basin in South China. A tool was developed to interpolate the rain gauge observations at the same temporal and spatial resolution as the TRMM data and then evaluate the precision of TRMM 3B42V6 data from 1998 to 2006. It shows that the TRMM 3B42V6 rainfall product was reliable and had good precision in application to the Yangtze River Basin. The TRMM 3B42V6 data slightly overestimated rainfall during the wet season and underestimated rainfall during the dry season in the Yangtze River Basin. Results suggest that the TRMM 3B42V6 rainfall product can be used as an alternative data source for large-scale distributed hydrological models.     

西江流域极端降水演变规律及其对洪水径流的影响

为探究西江流域水文气象要素演变规律,分析极端降水对洪水径流的影响,基于西江流域1956—2019年水文气象资料,综合利用趋势分析、突变检验等方法剖析了西江流域极端降水、年均径流和年最大日平均流量的演变规律,并采用Pearson相关系数与双累积曲线法评估了极端降水指标与年均径流、年最大日平均流量的相关性,探讨了极端降水对洪涝灾害损失的影响。结果表明：相较于上游高海拔地区,西江流域中下游低海拔地区极端降水的变化更为明显,表现为极端降水频率增大以及降水强度增大;Rx1day、R99p和SDⅡ呈现显著上升趋势,极端降水指标多在1992年发生突变,年均径流和年最大日平均流量均呈现不显著的上升趋势,且均有两个突变点;PRCPTOT、R25、R10、R95p与年均径流呈显著相关关系,R95p、R99p、CDD和R25对洪涝灾害指标的影响相对较大;2002年后极端降水指标同洪涝灾害指标的相关关系发生了显著改变。     

基于G-H copula函数的秦淮河流域洪水风险分析

Copula函数构造灵活,适应性强,被广泛应用于多变量水文频率分析计算中。选取G-H copula函数描述洪量、洪峰、洪水位间的相依结构,边际分布模拟考虑广义极值(GEV),对数正态(ln2)和皮尔逊Ⅲ型分布(P-Ⅲ)。以相关性最强的洪峰和洪水位为例进行二维变量洪水风险分析,比较分析其传统重现期和Kendall重现期性质,并计算条件风险率。构建3变量联合风险评价模型,并与二变量情况进行对比。以秦淮河流域为例进行了应用,表明多维联合重现期小于同现重现期,Kendall重现期在两者之间且与单因素重现期误差最小;流域洪峰和洪水位同现风险率最大,洪峰量级越小,洪水位超越风险率越小;基于三维G-H copula函数计算的各变量同频率设计值大于相应单变量设计值,并且相对于二维情况,各重现期与单因素重现期之间的差值明显增大。研究结论可为秦淮河地区水利工程规划设计和洪灾风险评估提供有益参考。     

秦淮东河工程防洪调度方案研究

秦淮东河工程是秦淮河流域下游新开的分洪道工程,该工程将有效缓解秦淮河流域行洪出路不足的问题。在研究过程中,采用MIKE11软件,搭建了秦淮河流域及秦淮东河水文水动力耦合模型,借助于该模型,对雨前预降、武定门闸控泄以及东河单线行洪等工程调度方案的合理性及防洪效益进行了定量分析。分析结果表明:雨前预降对流域防洪效益较小;武定门闸控泄需兼顾到对上下游的合理调度;在流域降雨较小时,东河单线行洪方案具有可行性。     

秦淮河流域水系结构及连通度变化分析

为定量分析城镇化所导致的河网结构及水系连通变化,通过计算1990年、2000年、2010年和2015年4个时期秦淮河流域的河网密度、水面率、河网复杂度、河网稳定度、河网连通度、水文连通度,得出秦淮河流域水系结构演变过程及连通度变化规律,并运用统计学方法得到水系结构指标与水系连通度之间的联系。结果表明:近25年来,秦淮河流域河网密度、水面率均呈不断减小趋势,河道呈现主干化特征,流域河网整体规模呈萎缩趋势,水系连通变化与河网结构变化总体趋势一致,均呈降低趋势,且其变化与水面率、河网密度和河网复杂度具有显著相关性。     

基于LUCC的秦淮河流域暴雨洪水响应分析

利用CA-Markov模型预测流域2028年土地利用情况,设置3种土地利用情景(自然发展情景、林地限制情景、水田限制情景),建立研究区HEC-HMS水文模型,研究秦淮河流域高速城市化背景下土地利用变化的暴雨洪水响应机制。结果表明①HEC-HMS模型适用于研究区洪水模拟及不同土地利用情景下的洪水响应研究;②洪水规模越小,对土地利用变化的洪水响应越强;③随着流域城市化的演进,土地利用对暴雨洪水的影响程度呈增大趋势,其中自然发展情景下的增加程度最大,水田限制情景次之,林地限制情景最低。研究成果为秦淮河流域LUCC的暴雨洪水响应分析提供了新的思路,也对流域防洪规划与建设有一定的指导意义。     

基于SWAT模型的宝库河流域日径流模拟

根据西宁市宝库河流域土地利用、土壤类型及气候特征建立了适合于该区的SWAT分布式流域水文模型,并参考月过程的参数率定结果对日过程进行模型校准和验证。结果表明:基于SWAT模型的日径流模拟在该流域得到了成功运用,其中模拟的相对误差R e为16.9%,Nash-Suttclife系数E ns为0.76,相关系数r2为0.72,为后续模拟该流域鱼类产卵期的流量脉冲过程提供了数据支撑。     

秃尾河流域水沙特性变化分析

秃尾河是黄河中游河龙区间一条多泥沙河流,通过对其降水、径流和泥沙等水文资料的分析,重点讨论了20世纪70年代前后降雨量、径流量和泥沙量的变化,认为70年代以前降雨、径流和泥沙总量大于70年代以后,粗颗粒泥沙逐渐向细化的趋势发展,与天然状态相比,流域水沙关系发生了变化。