基于水箱模型的会仙岩溶湿地睦洞河小流域径流模拟研究

受岩溶地貌分布和岩溶发育的影响,岩溶地区降雨径流过程复杂,径流模拟有助于识别岩溶地区径流产生的主要影响因素。针对会仙岩溶湿地睦洞河小流域岩溶地貌特点,建立双水箱并联错时模型,采用以Excel为基础建立的人工神经网络进行参数优选。以睦洞河小流域实测出流量为评价依据,采用相对误差、Nash-Sutcliffe效率系数和相关系数对率定期和验证期的径流模拟效果进行评价,率定期的年均相对误差为7.5%、Nash-Sutcliffe效率系数为0.63、相关系数为0.72,验证期的年均相对误差为10.5%、Nash-Sutcliffe效率系数为0.56、相关系数为0.63,说明模型能够在研究区得到良好的模拟效果。对睦洞河小流域水箱模型径流模拟的参数敏感性进行分析,结果表明,地表下渗性能、岩溶快速流和慢速流的存在以及岩溶基流等岩溶地貌特点主要影响岩溶小流域的径流分配和产流量大小。     

一种改进的参数区间选取方法及在WEP-L模型中的应用

分布式水文模型由于参数众多,各参数之间不能完全独立,在参数自动率定中存在部分参数的优选过程相互抑制情况。以WEP-L(Water and Energy transfer Process in Large river basins)分布式水文模型为例,基于GLUE算法推求模型参数的后验分布,将参数全局敏感性分析的Sobol方法与概念性水文模型的参数区间优选方法相结合,给出了在较少参数采样次数条件下分布式水文模型不完全独立的多参数自动优选方案,并在白河流域进行了应用。结果表明:(1)用GLUE算法推求参数后验分布,结合Sobol分析及参数的区间优选方法,可对WEP-L实现参数自动率定,模拟精度能达到0.633;(2)将Sobol全局敏感度分析与参数的区间优选方法相结合,可进一步优化参数区间确定的原则,提高模拟的精度。研究结果可为分布式水文模型的参数率定提供借鉴。     

小流域水环境模型中单参数不确定性对多变量模拟结果的影响

以北京密云水库上游曹家路小流域为实例，建立了水环境模型，采用实测数据进行参数率定和模型验证；通过敏感性分析，选择上层出流系数（UZK），分析了该参数不确定性对流量（Q）和总无机氮（TIN）模拟结果的影响，建立联合隶属度函数。采用-剪切方法，研究不同剪切水平下流量和总无机氮模拟结果的综合安全度和综合不确定性区间的变化，发现当在0.45附近时，时间序列模拟结果和峰值模拟结果的综合安全度与可靠度达到最优，并给出了最优情况下Q和TIN的模拟结果及安全区间。     

基于下垫面特征计算张力水蓄水容量的方法

在概念性分布式水文模型中,张力水蓄水容量空间分布的确定比较困难,而对于传统的新安江模型,流域平均张力水蓄水容量作为模型参数之一起到了重要作用。基于GIS平台,从模型参数的物理意义出发,探讨基于下垫面特征的张力水蓄水容量推求方法,通过选取资料齐全的多个小流域利用人工调参的方法率定出新安江模型张力水蓄水容量参数并与推求值进行比较,结果表明基于地形指数及土地利用/覆被类型推求张力水蓄水容量的方法是基本可行的。     

洣水流域无资料地区降雨径流模拟应用研究

应用区域化流量历时曲线模拟无资料地区径流过程时,模拟精度常受到有资料地区径流资料长短、回归因素及推求的流量历时曲线片段长短等因素的影响。采用中周期连续时段径流资料,通过流量历时分位数回归法推求无资料地区流量历时曲线,并以此率定水文模型参数,进而实现洣水流域无资料地区降雨径流过程模拟。模拟结果表明:综合考虑多种回归因素有利于提高流量历时曲线精度;采用流量历时曲线片段也可实现模型参数率定,且随着片段延长,率定精度也相应增加;在流量历时曲线高、中、低水三类片段中,采用中水片段率定的精度相对高于仅用高水或低水片段,因此率定过程中应尽可能保留流量历时曲线中水部分片段。     

一种改进的参数区间选取方法及 在 WEP2L 模型中的应用

分布式水文模型由于参数众多, 各参数之间不能完全独立, 在参数自动率定中存在部分参数的优选过程相互 抑制情况。以 WEP2L( Water and Ener gy transfer Pr ocess in Lar ge river basins) 分布式水文模型为例, 基于 GLUE 算法推求模型参数的后验分布, 将参数全局敏感性分析的 Sobol 方法与概念性水文模型的参数区间优选方法相结 合, 给出了在较少参数采样次数条件下分布式水文模型不完全独立的多参数自动优选方案, 并在白河流域进行了应 用。结果表明: ( 1) 用 GLUE 算法推求参数后验分布, 结合 Sobol 分析及参数的区间优选方法, 可对 WEP2L 实现参 数自动率定, 模拟精度能达到 01 633; ( 2) 将 Sobol 全局敏感度分析与参数的区间优选方法相结合, 可进一步优化参 数区间确定的原则, 提高模拟的精度。研究结果可为分布式水文模型的参数率定提供借鉴。     

基于BP神经网络的MIKE SHE模型参数率定

为了更精细地对水文全过程进行描述和解析,更准确地构建分布式水文模型,以丹麦Karup流域为例,对MIKE SHE模型的饱和导水率、饱和带水平水力传导系数、河床透水系数进行了参数率定,模拟流域的日径流过程。结果表明:基于BP神经网络反分析的参数率定方法比MIKE SHE模型参数自动率定计算得到的均方根误差RMSE小,模型效率系数Ens更接近1;采用BP神经网络反演率定参数后,3组测试样本的日径流模拟过程的RMSE分别为0.04,0.03,0.08 m³/s,Ens均为0.99,且模拟结果能较好地反映径流的实际变化趋势。因此,这种基于BP神经网络反分析的参数率定方法对构建分布式水文模型具有一定的价值。     

小流域水环境模型中单参数不确定性对多变量模拟结果的影响

以北京密云水库上游曹家路小流域为实例,建立了水环境模型,采用实测数据进行参数率定和模型验证;通过敏感性分析,选择上层出流系数,分析了该参数不确定性对流量(Q)和总无机氮(TIN)模拟结果的影响,并建立了联合隶属度函数。最后采用α-剪切方法,研究了不同剪切水平下Q和TIN模拟结果的综合安全度和综合不确定性区间的变化,结果表明:当α在0.45附近时,时间序列模拟结果和峰值模拟结果的综合安全度与可靠度达到最优,并给出了最优情况下Q和TIN的模拟结果及安全区间。     

运用水文模型计算小流域致汛临界面雨量的探讨

文章运用基于水文模型模拟降水与流量关系并反推基础水位到达致汛水位所需面雨量的原理,探讨了小流域致汛临界面雨量计算的新思路。以州河流域江口水库为例,运用新安江水文模型,进行流域1965～2015年洪水模拟和率定水文模型参数的确定,基于水库防洪能力,利用水文模型推求江口水库基准水位和雨量分布所对应致汛临界面雨量,结果表明,借助水文模型推求小流域临界面雨量并计算流域水库基准水位与降水分布下的洪水过程线、水文变化线等较为直观准确,对于小流域临界面雨量的计算具有指导意义。     

SWAT模型在金沙江上游小流域径流模拟中的应用

为探讨SWAT分布式水文模型在金沙江上游小流域水文过程模拟中的适用性,选择金沙江一级支流冲江河流域为研究区,利用该小流域控制站来远桥水文站1961~2012年月径流量数据进行模型参数率定与模型验证研究。结果表明：SWAT模型对金沙江上游山区小流域径流模拟精度较高,冲江河流域率定期和验证期月径流模拟值与实测值的相关系数分别达0.97和0.81,平均相对误差分别为16%和20%,纳什系数Ens分别为0.84和0.82。     

小波能量谱在流域径流研究中的应用分析

流域径流量受诸多因素影响,其变化复杂,仅凭观测站统计数据难以发现其演变规律。将流域时序径流曲线进行Morlet小波分解,提取分解后的近似和细节部分,再将其用FFT技术变换到能量频域,以期发现流域径流模型的变化规律,为该流域水资源的合理开发及利用提供决策参考。结果表明,对三峡流域径流数据的Morlet小波分解后,能找到其合理的演变规律,为三峡库区水资源的合理利用提供一定参考价值。     

三峡水库运行对长江中下游水文情势的影响

为了定量评价人类活动对河道径流的影响,应用变化范围法（RVA法）评估了三峡水库运行后对长江中下游水文情势的影响。利用三峡水库以下6个水文站1961~1985年和2003~2008年的日均流量作为建库前后的资料进行IHA指标计算,分析了32个水文改变指标的中值及离差系数。结果表明,三峡水库运行后,在不同的丰枯水期,对长江中下游的影响程度是不同的,且影响分布沿河流流向逐渐减弱。总体来说,三峡水库运行对长江中下游的径流影响属于中度改变。     

田纳西流域水利水保工程减沙及对我国长江流域水保的启示

根据田纳西干流四个主要测站有1935～1942年的水沙资料分析得出泥沙呈减少趋势，其原因为气候、水利和水保工程影响。根据支流典型测站有1935～1938和1963～1965年水沙资料情况对9条支流进行了平均对比分析，得出泥沙减少是流域内水保工程所致；对有1935～1938，1939～1942和1963～1965年三个时段的支流测站VALLEY河进行了深入的分析，得出在排除降雨条件影响下水土保持措施的减沙效果。另外结合田纳西流域的治理，对我国长江流域的水保提出了商榷性意见。     

三峡、丹江口水库运行前后坝下游不同河型稳定性对比分析

通过计算丹江口、三峡水库运用前后坝下游不同河型的河床稳定系数,分析了建库前后坝下游河床稳定性的变化情况及不同河型稳定性的差异,结果表明:坝下游不同河型的综合稳定系数表现为,分汊河型的稳定系数最大,蜿蜒河型次之,游荡河型综合稳定系数最小;同一河型在不同的河流甚至同一河流不同河段上的综合稳定系数存在差异;丹江口、三峡水库运用以后坝下游不同河型的综合稳定系数均呈增大趋势,河道总体呈现渐趋稳定的态势。     

"长治"工程对三峡入库泥沙特性变化影响研究

阐述了三峡水库以上流域的水土流失状况和影响入库沙量的主要因素。以长江干流及支流主要控制站的径流泥沙资料为基础，分析了自1989年实施“长治”工程以来入库水沙特性的变化，并对“长治”工程的效益进行了初步评价，得到寸滩、宜昌站径流泥沙来量减少、主要测站来沙量分配发生变化，主要是嘉陵江来水及来沙量减少的基本认识。同时探讨了减少三峡水库入库沙量的对策措施。     

长江三峡工程的泥沙问题及对策

长江三峡工程的泥沙问题受到社会各界的广泛关注。本文介绍以下几个方面的问题：（1）三峡水库的长期使用；（2）三峡工程修建对上游防洪的影响；（3）三峡水库泥沙淤积身港口、航道的关系；（4）三峡工程下游冲刷带来的问题。     

三峡工程导截流数值实验室的建立及关键技术(Ⅰ)

结合三峡工程截流和导流明渠通航,研制开发了可对大江截流和导流明渠通航进行实时数值模拟,及对成果进行动态演示的大型软件包"三峡工程导截流数值实验室".该数值实验室界面友好,以人机对话的方式,可实时地对三峡导截流工程中任意长江流量条件下的导截流流场进行二维及三维数值试验.在数学模型的建立、自由表面的跟踪、不规则边界处理等方面提出了一整套方法.所建立的数值实验室被成功应用于三峡工程大江截流和导流明渠通航方案的比选决策中.     

三峡工程与两湖河川径流丰枯遭遇研究

基于多种常用的统计技术对三峡工程坝址控制站与两湖入湖控制站天然径流序列进行趋势诊断,识别了其变化趋势;采用多种拟合精度评价方法,从构建的多种边缘分布和Copula联合分布模型中优选出拟合精度较高的模型,计算分析三峡工程与两湖天然径流量丰枯遭遇概率及其变化规律。研究表明:三峡工程坝址控制站径流量呈现不显著下降趋势,两湖入湖控制站径流量呈现不显著增大趋势;三峡工程与鄱阳湖丰枯遭遇概率较洞庭湖略大,全年期三峡工程与洞庭湖、鄱阳湖遭遇同丰同枯概率较汛期、非汛期要大,同丰概率分别为42.10%和44.71%,同枯概率分别为11.74%和16.62%。研究成果可为三峡水库供水调度研究提供理论参考。     

三峡水库运行对荆江三口分流的影响评估

荆江三口作为连接洞庭湖和荆江的纽带,历来是研究洞庭湖区防洪、航运、水环境变化和水资源利用的关键点。通过建立荆江三口分流模型,将2008—2015年枝城日实测流量和相应的还原流量作为模型输入资料,计算出有、无三峡工程情况下荆江三口的分流量。探讨了三峡水库对荆江三口发流量、分流比、断流情况的影响(此影响为径流调节和河道调整的综合影响),同时分离并探讨了河道调整对荆江三口分流量变化的影响。结果表明:有三峡工程情况下,在径流调节和河道地形调整的综合影响下,汛前消落期荆江三口多年平均分流量和分流比分别增大28.17%,9.59%,断流情况基本无变化;汛期多年平均分流量减少2.11%,分流比增长0.56%,断流情况变化不大;汛末蓄水期多年平均分流量和分流比分别减少33.87%和19.84%,松滋口和太平口断流情况无明显变化,藕池口断流天数增多且断流日期提前;枯水期三口多年平均分流量增大8.60%,多年平均分流比减小2.93%,松滋口和藕池口在有三峡工程情况下每年分别平均少断流30.43,6.80 d,太平口每年平均多断流30.86 d;其中,河道地形调整使汛期荆江三口分流量增加2.73%,汛前消落期、汛末蓄水期、枯水期荆江三口分流量分别减小16.62%,3.10%,18.49%。该结果可为洞庭湖区湖泊干旱情况、水资源利用与保护及三峡水库的运行调度提供研究基础。     

近10年来洞庭湖区水面面积变化遥感监测分析

以Terra/MODIS 8d合成的250m地表反射率数据产品MOD09Q1(MODIS Terra Surface Reflectance 8-Day L3 Global 250m)为主要数据源,采用多源信息水面提取的方法对2000年3月—2008年12月间洞庭湖区水面面积的变化特征和趋势进行了监测分析。分析结果显示:(1)洞庭湖区水面变化的季节性特征显著,其中枯水期11月—次年4月份间的湖区水面相对较小,基本在500km2左右,而洪水期5—10月份的水面则相对较大,尤其每年的7—9月份最大,维持在2000km2左右,两者几乎相差了4倍;(2)受气候变化与三峡工程初期运行等因素的共同影响,洞庭湖区水域面积总体上呈现出一定程度的下降趋势;(3)通过流域年降水量变化分析和三峡水库蓄水运行前后松滋、太平和藕池三口年径流量变化对比,发现流域内降水带来的入湖水量偏少是近年来洞庭湖区水面面积减小的主要驱动因子;(4)近年来9、10月份洞庭湖流域降水减少与三峡水库汛末蓄水同期,将共同造就最终入湖水量锐减,加重湖区夏秋连旱程度,进而诱发系列生态安全问题。