考虑人工活动影响的流域水文模拟研究

为更精确地研究人工活动对流域水文的影响,在三水源新安江模型中加入多重线性水库,模拟小水库、塘坝及洼地等小水利工程对径流的影响,从而评价人类活动对流域水文过程的影响,并以淮河上游干流主要水文站水文过程为例验证改进后模型的有效性。模型引入滞后演算法对汇流时间进行控制,采用多目标粒子群优化算法对参数进行优化,选择纳什效率系数、丰枯水期水量相对误差、月最大水量相对误差等多个指标对模拟结果进行系统评价。结果表明,流域内小水利工程对径流影响作用明显,断面越处于河道下游,其控制流域内流量过程受影响也越大;小水利工程在枯水期对径流的影响控制作用比在丰水期更为明显,模型改进比较合理,可有效提高模拟结果。     

岷江流域径流变化及成因分析

针对水利工程建设运行造成岷江流域径流情势变化等问题,定量分析岷江流域径流情势变化,运用Mann-Kendall法、累积距平法、滑动T检验法分析了径流量与降水量特征;考虑水利工程建设对突变前后水文指标进行割裂,选择生态水文指标变化范围法(IHA-RVA)和水文改变度法综合评价岷江水文情势变化;基于6种Budyko假设公式,量化分析气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明,1956～2017年岷江流域径流量呈明显下降趋势,并在1993年前后发生突变;整体径流情势改变度为45%(呈中度改变),整体降水改变度为37%(呈中度改变);降水量及潜在蒸散发量在同期内呈下降趋势,但整体变化趋势不显著;人类活动是影响岷江流域径流情势变化的主导因素。     

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AnnAGNPS模型的桃江流域农业区水文模拟研究

水是污染物迁移的载体,流域水文过程的模拟为土壤侵蚀及非点源污染的模拟提供了必要的前提。以江西桃江流域农业区为研究对象,利用农业非点源模型(AnnAGNPS模型)定量模拟和评价了研究区水文过程,基于3S技术对地形、气象、土壤、土地利用和农业管理等资料进行收集和参数化,并用数字滤波法切割基流后的月观测径流对模型进行校准和验证。结果表明,在校准期和验证期,采用的3个评价指标均满足径流模拟的精度要求,表明AnnAGNPS模型具有良好的模拟效果,能较好地模拟桃江流域农业区的水文过程。     

基于SWAT模型的浑河流域径流模拟

将ArcGIS与SWAT分布式水文模型相结合,构建了浑河流域分布式水文模型,模拟分析了浑河流域的径流过程,并以北口前站及沈阳站为例,对模拟值与实测值进行了比较和评价.结果表明,SWAT模型模拟效果较好,在整个浑河流域内具有良好的适用性.     

基于CMIP5变化条件下的清江流域径流响应研究

为预测气候变化和土地利用变化条件下清江渔峡口站以上清江流域未来径流变化情况,首先建立SWAT模型,采用CMIP5三种模式下2016~2100年月降水情景数据,经降尺度后预测月径流。结果表明,未来年内最大月降水和月径流出现时间提前1~2个月,经Mann-Kendall(M-K)检验,降水和径流在2016~2100年间均呈整体增强趋势,但在2016~2035年内的降水和径流量均较历史时期(1990~1999年)低。在空间优化配置土地利用情景下的平均年径流量相对基准期年径流的变幅较现有土地利用情况下有所减小。研究成果对长江防洪、梯级电站调度工作有积极意义。     

环境变化背景下海河流域水文特征演变规律

在气候变化和人类活动等要素的影响下,海河流域的水文特征发生了显著的变化。利用Mann-Kendall趋势检验方法诊断了1951~2010年海河流域环境变化背景下的河川径流量、入海水量、水资源总量和地表水资源量的演变规律。结果表明,1951~2010年海河流域的年平均气温呈现出显著的上升趋势,而年降水量呈现出显著的减少趋势;1980~2010年海河流域内的植被覆盖率明显提高,且从北到南增幅越来越大;流域内的地表水资源耗水量总体上呈现出先增加后稳定略减的变化特征;在环境要素变化的影响下,海河流域内的河川径流量、入海水量、水资源总量和地表水资源量都呈现出显著的减少趋势;滦河、海河北系和海河南系的入海水量、水资源总量和地表水资源量都呈现出显著的下降趋势,而徒骇马颊河的变化趋势不明显。     

盱江流域径流模拟及其对气候变化的响应

为研究盱江流域径流对气候变化的响应,构建了基于SWAT的分布式水文模型。采用SUFI-2法对SWAT模型的参数进行率定和验证。率定期和验证期的决定性系数R2和纳什系数Ens均大于0.9,模型在该流域的适用性较好。在SWAT-CUP中引入参数标识符建立49种气候情景(温度升高或降低1～3℃,降水增加或减少10%～30%)并代入模型中模拟径流。结果表明,温度与径流呈弱负相关;降水与径流呈强正相关;温度对径流的影响远小于降水对径流的影响。为直观表达降水-温度-径流量的关系,模拟三者空间平面关系函数,其决定性系数R2约等于1、和方差为0.000 647 4、均方根误差为0.003 752,降水-温度-径流的关系可用平面函数表达。     

基于LSTM网络的长江上游流域径流模拟研究

鉴于长短期记忆神经网络(LSTM)非常强大的时间序列学习能力,采用K-最近邻(K-NN)模拟生成长江上游流域内54个气象站点130年的气象数据,并采用SWAT模型对4个水文站点的径流进行模拟;然后构建了基于LSTM的多输入—多输出的智能网络,研究了其对流域径流过程的学习和模拟性能。结果表明,所建立的LSTM网络对流域径流具有很强的学习能力,且随着训练数据量增加,其模拟性能明显增加。     

基于SWAT模型的呼玛河流域径流对气候变化的水文响应

呼玛河流域降水及冰雪融水的补给对于黑龙江干流径流量变化影响巨大,而气候变化是影响呼玛河降水及冰雪融水的一个重要因子。因此,通过收集呼玛河流域呼玛、新林、塔河、呼中气象站及呼玛桥水文站的数据,结合DEM数据、土地利用数据及土壤数据,构建适用于呼玛河流域的SWAT径流模型并进行月径流模拟,同时通过天气发生器设定温度与降水梯度,研究呼玛河流域径流对气候变化的响应。结果表明,SWAT模型在呼玛河流域具有良好的适应性,率定期及验证期的决定系数R²、纳什系数N_NSE均达到了模型的评价标准;呼玛河流域径流对降水变化的敏感性远高于气温,降水是该流域径流变化的主要控制因子。     

基于标准径流指数法的汾河上游水文干旱等级划分研究

以汾河上游为例,选取标准径流指数(SRI)为研究指标,分析上静游、汾河水库和兰村三座水文站1956~2000年实测年径流丰枯变化情况,基于SRI划分无旱、轻旱、中旱、重旱、特旱五个等级并获得了等级间的界限值,进而对汾河上游水文干旱等级进行了划分。结果表明,基于SRI的等级划分能够很好地反映汾河上游径流量的正偏性,在不同时间尺度下具有明显的一致性;中旱、重旱在汾河上游发生的概率较大,未来抗旱措施应主要集中在重旱区。     

变化环境下北京清水河流域径流响应研究

为辨析北京市清水河流域在变化环境下径流量的变化情况,利用分布式水文模型(WEP-L)模拟流域水文过程,利用模型计算结果分析气候(气温、降水)和土地利用类型发生变化的情况下清水河流域径流响应情况。结果表明,汛期降水减少和气温升高导致年径流量显著减少;气候变化是流域径流量减少的主要原因;在气温不变的情况下,随着降水的减少,径流量减少的量逐渐变小,但减少率增大;降水不变的情况下,径流量随着气温升高先增加后减少,减少率变化不明显;降水减少是径流量减少的主因。研究成果可为水资源开发管理和土地利用的合理规划提供依据。     

蒙江流域降水及径流变化特征分析

分析蒙江流域降水及径流的变化特征,有利于水资源的开发利用与保护。基于蒙江流域1959～2012年降水、径流资料,应用线性倾向估计法探讨了降水和径流年际、年代变化特征;借助Mann-Kendall法、Yamamoto法、滑动t检验、小波分析法和R/S方法探讨了降水、径流的趋势性、突变性、周期性及长程相关性。结果表明,降水年际、年代间变化较小,径流年际间波动剧烈;年代间,最大年径流量出现时间一般较降水滞后3年,除1990年代,最小年径流、年降水出现时间同步,降水、径流分别呈不显著减少、不显著增加变化,这主要是由1990年以后的人类活动所致;流域降水在1975、1981年发生突变,年径流在1991年发生突变,均存在24年的主周期,未来一段时期内,降水、径流均呈偏丰状态,区域水资源形势较为乐观。研究成果可为区域水电站运行及水资源配置提供参考。     

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。     

不同分辨率DEM的信息熵评价及其对径流模拟的影响

引用信息熵对不同分辨率DEM的信息量进行分析，对影响水文模拟的两个重要参数——径流路径和汇流平均坡度对DEM信息熵的敏感性进行评价，并在同一组模型参数下对DEM分辨率变化对径流模拟的影响进行分析，研究结果表明：径流总量、洪峰、水文响应时间对DEM分辨率的变化是非常敏感的。随着DEM分辨率的降低径流量减少，洪峰衰减，水文响应时间提前。     

塔里木河流域气候变化与径流变化特征分析

采用趋势分析、小波分析等方法分析了1951～2010年塔河流域8个气象站点气象资料及13个水文站1956～2009年的径流量及降雨资料,揭示了不同时间尺度下塔河流域降雨及径流量序列变化周期,阐述了气候变化与径流变化特征之间的关系.结果表明,塔河流域的径流量处于相对平衡状态、降雨与径流主周期相同,气候变化仍是影响径流量变...     

气候变化与人类活动对湘江流域径流变化的影响分析

为进一步了解气候变化与人类活动对湘江流域径流变化的影响,将湘江流域划分为上游、中游、下游三个汇流区间,采用Mann-Kendall非参数检验法和累积距平法等数理统计法揭示了湘江流域上游、中游、下游径流与气象因素在1961~2013年之间的演变规律,利用弹性系数法定量分析了气候变化与人类活动对湘江流域径流量变化的影响。结果表明,湘江流域径流与降水变化趋势不明显,潜在蒸散发呈下降趋势,径流变化具有较明显的阶段性;湘江流域气候变化与人类活动均起着增加径流的作用,人类活动对上游与中游的影响较大,下游则是以气候变化的影响为主。     

浑河流域中上游河川径流变化特征分析

基于浑河流域中上游北口前站和大伙房水库站实测逐月径流资料,借助累积滤波器、Mann-Kendall法、分摊熵、绝对变化幅度和相对变化幅度等方法和指标,研究了浑河流域中上游河川径流年际和年内变化特征及趋势。结果表明,北口前站径流年内分配呈单峰型,其年径流呈不显著增加趋势,最大月径流由7月向8月转移;大伙房水库站径流年内呈双峰型分布,其年径流呈不显著减少趋势,汛期各月径流显著减少,非汛期各月径流增加;北口前站、大伙房水库站径流年内绝对变化幅度、相对变化幅度逐渐减小,但北口前站径流年内分配整体趋于更不均匀,大伙房水库站径流年内分配趋向于均匀,这有助于大伙房水库下游河流生态系统的健康和稳定。     

基于集合卡尔曼滤波的变化环境下渭河流域日径流模拟

流域水文模型是研究水文规律和模拟水文过程的主要工具,而流域气候和下垫面条件的变化给径流的准确模拟带来了新的挑战。以渭河华县水文站以上流域为例,采用智能优化算法(SCE-UA)对HyMOD模型首先进行参数优选,并针对传统"捆绑率定"策略模拟效果不佳的实际情况,将集合卡尔曼滤波(EnKF)数据同化方法分别应用于HyMOD模型的状态变量更新、参数更新及状态—参数的同时更新,并在渭河流域近50年的日径流模拟中进行了效果检验。结果表明,状态—参数的双EnKF策略获得了最满意的效果,模拟精度比传统模型率定方法有显著提升。     

基于集合卡尔曼滤波的变化环境下渭河流域日径流模拟

流域水文模型是研究水文规律和模拟水文过程的主要工具,而流域气候和下垫面条件的变化给径流的准确模拟带来了新的挑战。以渭河华县水文站以上流域为例,采用智能优化算法(SCE UA)对HyMOD模型首先进行参数优选,并针对传统“捆绑率定”策略模拟效果不佳的实际情况,将集合卡尔曼滤波(EnKF)数据同化方法分别应用于HyMOD模型的状态变量更新、参数更新及状态—参数的同时更新,并在渭河流域近50年的日径流模拟中进行了效果检验。结果表明,状态—参数的双EnKF策略获得了最满意的效果,模拟精度比传统模型率定方法有显著提升。