石臼湖流域水环境联合数学模型与污染物削减研究

为了解石臼湖流域污染特征,将分布式水文模型SWAT模型与平面二维数学模型MIKE21模型相结合,定量计算石臼湖流域入湖污染负荷和入湖河流污染物削减量.研究表明,SWAT模型对径流、氮负荷和磷负荷模拟决定系数R2均大于0.6,MIKE21模型对总氮、总磷浓度模拟平均相对误差均小于0.3,SWAT模型和MIKE21模型在石...     

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。     

土地利用与气候变化对洛河流域径流的影响

流域径流量受到土地利用和气候变化的共同影响,但大多数研究仅关注未来气候变化对径流量的影响,忽略了未来土地利用变化对径流量的影响。利用CA-Markov模型定量模拟流域未来土地利用类型并结合气候变化类型,采用SWAT分布式水文模型通过情景分析法模拟未来变化环境下流域的径流响应。结果表明,SWAT模型在洛河流域具有良好的适用性;未来流域土地利用呈现建设用地快速增加、耕地减少的趋势,这一趋势使径流量增加;径流量的变化与降雨变化呈正相关,与温度变化呈负相关。可见土地利用和气候变化对径流的影响呈现非线性协同作用。     

SWAT模型在大尺度流域的应用探索

为检验SWAT模型在大尺度流域径流模拟的应用效果，构建了巴西巴拉那河上游流域分布式水文模型并分析了模型的敏感性参数，利用17个流量站进行模型参数率定和验证。结果表明，土壤蒸发补偿系数和SCS径流曲线数是影响模拟的最敏感参数；对于实测站点密度较大的子流域，模型可以较好地模拟流域径流变化，17个流量站中有11个站的R²值大于0.5;受降水数据不足和土地利用变化等因素的影响，模型验证期表现不如率定期。可见SWAT模型可以作为大尺度流域的径流模拟工具，但模拟精度很大程度上取决于降水数据质量。     

清江流域SWAT模型多出口率定与单出口率定的比较

针对传统SWAT模型参数率定方法是以流域总出口为控制点的单出口率定,忽略了各子流域防洪要求以及不同子流域水文特征空间变异性的问题,利用清江流域26个雨量观测站及5个流量观测站1993~1995年的日资料数据,建立了基于SWAT模型的清江流域分布式水文模型,以各流量站点为子流域出口将整个流域划分为5个子流域,选取不同数目的控制点(2~5个)构成不同的多出口率定情景。与单出口率定结果对比发现,各多出口率定情景下流域总出口处的模拟精度与单出口率定结果基本相似,但在4个控制点的率定情景下,子流域出口处的模拟精度在率定期、验证期分别提高了11%~20%、2%~17%。表明多出口率定能在不降低流域总出口模拟精度的前提下提高各子流域的模拟精度;且对清江流域来说,选取4个控制点进行多出口率定时,模拟效果最好。     

基于SUFI-2算法的SWAT模型在修水流域径流模拟中的应用

为在江西修水流域高沙水文站以上汇水区域构建SWAT分布式水文模型,采用SUFI-2算法进行模型参数敏感性分析、率定、验证及不确定性分析,对修水流域1984~2003年月径流量过程进行模拟。结果表明,敏感度最强的前三个参数依次为土壤饱和导水率、土壤蒸发补偿系数和径流曲线数;率定期与验证期的纳什系数ENS值和相关系数R2值均高于090,月径流量模拟值与实测流量过程线拟合程度较好;95PPU置信区间的模拟值和实测值较为一致;不确定性区间较小,验证期小于率定期;实证了采用SUFI-2算法的SWAT模型在修水流域月径流模拟中具有一定程度的适宜性。     

基于SDSM-SWAT模型的汉江上游径流变化模拟

为分析汉江上游流域径流对气候变化的水文响应过程,耦合了SWAT水文模型和SDSM降尺度模型,选用石泉和黄家港水文站1990～2005年历史月径流资料,对水文模型进行率定和验证,并将2011～2100年CanESM2模式下低等排放情景(RCP2.6)和高等排放情景(RCP8.5)两种情景输出因子降尺度到汉江上游流域各站点,生成未来气候情景数据,模拟流域未来气候变化下的径流响应过程。结果表明,SWAT模型在该流域径流模拟中具有很好的适用性;未来流域径流会呈现增加态势,RCP8.5情景较RCP2.6情景变化剧烈,且未来各月径流相对基准期变化更加剧烈,这为流域水资源管理与保护提供了参考与支持。     

基于WebGIS的分布式水文模型构建研究

为实现多用户在线参与流域管理、提高流域管理效率,构建了基于WebGIS和分布式水文模型的面向服务的流域水资源管理系统Web-ESSI,采用.NET三层分布式架构和MVC设计模式,以ArcGIS Server为WebGIS构建平台、分布式水文模型ESSI为水文过程模拟工具、SQL Server为数据管理系统,结合Visual C#2005面向对象编程语言实现系统搭建,并应用于山东省临沂流域,实现了多用户同时查询水资源信息、水文过程动态模拟和空间可视化分析。     

信江流域土地利用变化的径流响应研究

针对信江流域土地利用变化的径流响应,基于分布式水文模型（SWAT）及SUFI 2算法,利用流域DEM、土地利用、土壤、气象等时空数据并结合GIS和RS技术,对流域土地利用变化的径流响应进行定量研究。结果表明,率定期和验证期的模拟值与实测流量过程拟合程度较优,相关系数（R2）和纳西效率系数ENS均高于0.90、相对误差|Re|均小于2%,表明SWAT模型应用于该流域径流模拟的精度较高;在相同气候条件下,径流年内分配规律为2000年土地利用情景较1990年土地利用条件下月径流增加,年际分配规律为两期土地利用情景下的年际径流量变化趋势较为一致,2000年略大于1990年。     

岩溶裂隙对坡面饱和水流汇集的影响研究

针对传统基于松散介质特性建立的分布式水文模型难以模拟喀斯特流域的水文过程,在分布式水文-土壤-植被模型(DHSVM)基础上引入裂隙渗流立方定律,考虑裂隙导水介质各向异性对坡面饱和水流汇集的影响,实现了对DHSVM的改进,以适用于喀斯特流域的水文过程模拟.结果表明,喀斯特裂隙对坡面饱和水流路径及汇集产生影响,对水流汇集的影响由流域上游至下游逐渐减弱,为进一步研究喀斯特流域的水文过程提供了科学依据和理论基础.