紫荆关流域洪水径流过程变化及影响因素分析

利用Mann-Kendall非参数秩次检验法分析了紫荆关流域历年最大洪峰流量、次洪总量和洪水过程线的变化趋势,洪峰和洪量有显著下降趋势,洪水过程线有从尖瘦型向平坦型变化的趋势.探讨了影响洪水过程变化的降雨因素和下垫面因素.降雨量和降雨强度的变化趋势不明显,而下垫面变化明显,由土地利用变化引起的土壤蓄水容量增加、流域平均下渗率增大,故下垫面变化是导致洪水过程线洪峰、洪量和形状变化的主要原因.     

黄土高原藉河流域近35年来土地利用/覆被变化过程

基于1975年、1990年、2000年、2008年的4期遥感影像数据,利用RS和GIS空间分析功能,得到藉河流域4期土地利用情况,分析了流域土地利用/覆被类型的结构、变化方向、变化速度等特征.结果表明:流域1975年土地利用/覆被以坡耕地和草地为主,到1990年土地利用结构发生了明显变化,坡耕地急剧下降而梯田大量增加;土地利用转移矩阵显示坡耕地转出概率达85.7%,主要流向梯田和草地,并且在1975—1990年间变化速度最大,其他土地利用/覆被类型变化不大.近几十年来流域水土保持工程对土地利用方式和数量产生了重大影响.     

王快水库流域土地利用变化的径流响应

土地利用变化是影响流域径流的重要因素之一。文中以王快水库流域为研究区,基于1980年、2005年、2010年三期土地利用数据,应用ArcGIS10.3软件和SWAT模型,分析不同时期土地利用变化情况及其对径流的影响。结果表明：1)林地和草地是王快水库流域的主要土地利用类型,2005～2010年1 889.99 km~2的草地转换为林地;2)SWAT模型在该流域具有较好的适用性,该流域径流量总体呈减少趋势,2005～2010年多年平均径流量减少了0.51亿m~3;3)林地面积与径流变化呈显著负相关(p<0.01),草地面积与径流变化呈显著正相关(p<0.01)。研究成果可为王快水库流域水资源合理规划、土地资源合理配置提供科学的理论依据。     

基于情景分析法的流域径流特性研究

流域径流的变化受控于自然变化和人类活动两组向量.以渭河流域陕西片为例,采用基于分布式水文模型的流域径流变化规律情景分析方法,选取降雨和土地利用作为径流的主要影响因子,进行情景设定,借助分布式水文模型进行模拟计算,有效揭示渭河流域陕西片的径流变化特性.结果表明:年降雨总量对年径流总量影响显著,月径流量的峰值大小及出现时间呈现较大随机性;由于流域片降雨量较少而蒸发量较大,土地利用情景对径流的影响不显著.     

濂江流域稀土矿区土地利用变化驱动力分析

赣南流域受稀土矿山开采影响,水土污染较为严重,局部生态环境有恶化的趋势,文中利用1995年TM影像、2000年TM影像、2006年TM影像和2013年Landsat8 OLI影像进行解译分析,以濂江流域为例进行土地利用变化分析.选取合适的研究区影像分类方法,通过4期影像的分类成果解译出流域内不同时期的土地分布利用,分析濂江流域土地利用类型面积随时间变化情况,并通过土地变化转移矩阵,研究各种土地利用类型变化去向,实现土地的动态监测,提供濂江流域内土地的利用变化信息,有助于实现资源的合理利用.结果表明:研究区矿区开采范围趋势是先增后减,在2006年前后研究区采矿用地面积达到最大峰值,2013年采矿用地面积有所降低,而林地的面积变化趋势刚好与采矿用地的面积变化趋势相反,其原因与当地的经济发展与政府的相关政策有直接联系.     

年最大洪峰区域变化的标度特性

应用标度理论,阐述了流域年最大洪峰区域变化的尺度问题和相似性进行,用喜陵江流域中的30个水文站的实测资料研究了年最大洪峰流量区域变化的标度性质。研究的结果表明,标度性质确实存在。最后计算了嘉陵江流域不同频率p的标度指数θ（p）值以利于实际应用。     

环境变化条件下大清河流域非一致性洪水频率分析及设计洪水研究

为了推求变化环境下大清河流域设计洪水,采用大清河流域8个子流域实测非一致性洪水资料,利用传统还原方法进行了设计洪水推求,同时,构建了概率分布参数随时间变化的非一致性洪水频率分析模型,计算了环境变化条件下的各子流域设计洪水。结果表明:安各庄与横山岭2个子流域的最优分布参数为常数,阜平、龙门、王快、西大洋、张坊和紫荆关6个子流域洪水序列最优分布的分布参数μ都与时间呈反比;按照非一致性序列分析方法推求的设计洪峰流量和一致性条件下推求的设计洪峰流量相比均有明显的下降,且较大重现期的设计洪峰流量比一致条件下减小更为明显。这说明在环境变化条件下对设计洪水计算成果进行修订是非常必要的。     

多瑙河流域水文气象要素演变及响应关系

环境变化会对流域水文气象要素演变产生重要影响.以多瑙河流域为例,采用线性回归方法分析该流域气温、降水量和径流量的年际变化趋势;运用小波分析法研究了径流量变化的主、次周期;采用M-K突变检验法和有序聚类法分析了径流量演变中的突变特征及阶段性特征,在此基础上分析了不同阶段的降水-径流响应关系.结果表明:在1951—2010...     

三湖流域土地利用类型稳定性指数空间变异分析

选取滇池流域、洱海流域、泸沽湖流域作为研究区,利用 TM影像解译出三个流域土地利用类型数据,应用分形理论,在 SPSS软件中根据三个流域各种土地利用类型斑块的面积、周长对数做回归模拟计算,得到各种土地利用类型的回归模型方程式及相关系数等参数,并计算各种土地利用类型的分维数与稳定性指数,揭示了三湖流域土地利用类型稳定性指数空间变异规律.通过对各种研究数据的分析表明:①三个流域土地利用类型分布具有明显的分形结构.②各流域间相同的土地利用类型稳定性既具有相同的特征,又呈现不同的发展规律.③流域的土地利用类型的分维值及稳定性与当地的自然地理状况、经济发展水平、产业结构等具有高度的自相关性.④土地利用类型的分维值与稳定性受人类规划改造的影响巨大,人类利用改造的越多的地方,其分维值越小,反之越大     

漓江流域土地利用时空变化对生态系统服务价值的影响

基于３Ｓ技术,根据漓江流域２０００-２０１６年土地利用数据对土地利用变化进行分析,利用中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表,结合漓江流域的生物量因子进行系数修正,对漓江流域１７年间生态系统服务价值的时空变化进行了研究。结果表明：研究期间漓江流域建设用地明显增加,年均增加１５.６３％,林地呈微弱增加后减少的趋势,耕地和水域面积逐年减少,年均分别减少０.２５％和０.５１％;漓江流域生态系统服务总价值呈减少趋势,从２０００年的９２.４８亿元减少到２０１６年的８８亿元,建设用地的增加是区域生态系统服务价值减少的最主要原因;生态系统服务价值的极低区域出现增加趋势,且主要出现在城市扩张的区域,中值及低值区域逐渐被极低区域所替代,部分极高值区域出现减少趋势。城镇及旅游业发展是土地利用变化的主要驱动因素。     

SCS模型在黄土丘陵因子径流场中的应用

因为黄土区中小流域地形地貌复杂,影响径流的水气象资料较难获取,故在无资料地区的小流域设置因子径流场对降雨产流进行预报和计算;利用美国水土保持局提出的降雨SCS计算模型对因子径流场径流量进行了分析计算．结果表明,计算值与实测值拟合效果较好,能够满足同类地区对因子径流场产流量的预报．另外,因子径流场具有资料易于获得,且简便易观测等特点．     

基于栅格式SCS模型的分布式水文模型研究

利用基于栅格分布的土地利用类型和土壤类型,通过将SCS模型改进为栅格式的SCS模型,并结合栅格式Clark单位线汇流方法,构建了一个具有松散耦合型分布式水文模型.该模型结构简单,模型参数较少,所需流域特性资料容易获取,对流域具有较强的适应性,并可以获得流域栅格分布式的产流结果.本研究将该模型应用到欧阳海流域上,构建洪水预报模型进行场次洪水过程模拟,并与新安江模型模拟结果进行对比.模拟结果表明,所构建的松散结构分布式水文模型具有较高的模拟精度,能够应用到实际的洪水预报中.     

绿色屋面对雨水径流控制效果及影响因素

为了评估杭州地区绿色屋面对雨水径流的控制效果,提出基于实测数据进行对比分析和统计分析的方法.建立7个绿色屋面装置和1个非绿色屋面装置,一年内连续监测降雨、屋面的径流流量特征以及屋面的水分蒸腾量（2016年2月-2017年3月）.根据土壤水分蒸腾速率的变化规律,分段进行绿色屋面截留率的多元回归分析.结果表明：相比于非绿色屋面,绿色屋面能够有效减少屋面径流量,截留率均值高达53%~62%,径流峰值平均削减50%,延迟8 min.绿色屋面的截留效果不仅受屋面坡度、基质和是否栽种植物的影响,还与降雨深度、前期干燥天数（ADWP）显著相关.分段回归分析大大提高了回归模型的预测精度.     

A two-dimensional numerical model coupled with multiple hillslope hydrodynamic processes and its application to subsurface flow simulation

A numerical hillslope hydrodynamic model is of great importance in facilitating the understanding of rainfall-runoff mechanism.However,most of the currently existing models do not consider the effect of coupled hydrodynamic processes as runoff,subsurface flow or groundwater flow.In this study,the Tsinghua Hillslope Runoff Model based on multiple hydrodynamic process,THRM model,is developed,which couples with Saint Venant equation for surface runoff and Richards equation for variably saturated soil water movement(including subsurface flow and groundwater flow).A finite difference scheme with improved boundary conditions is adopted in this research.It is revealed from the simulation that the THRM model has a high computational efficiency and stability in simulating subsurface flow of the experimental hillslope,which is valuable in assessing the hillslope runoff generation mechanism.A model based sensitivity analysis is also carried out.The impact of boundary condition,grid size and initial soil moisture on simulation result and model stability are revealed,which provides insightful references to understand the mechanism of subsurface flow.     

基于有限体积法的地表径流与土壤水流耦合分析

为了考虑强降雨条件下地表径流对土体入渗的影响,将地表径流模型同土壤水流模型进行耦合分析. 采用Navier-Stokes方程模拟地表径流,采用Richards方程模拟土壤水流,2种方程均采用有限体积法求解. 在相同计算条件下,将耦合模型数值模拟结果与SEEP/W计算结果进行对比,以验证耦合模型的正确性,根据耦合模型计算边坡在强降雨条件下的入渗情况. 研究发现,在地表径流条件下,边坡坡顶和坡底水头相差较大,坡顶和坡底入渗深度存在明显差异,说明地表径流对土体的入渗有着较大的提高. 研究表明,随着地表径流的增强,土坡入渗强度提高.     

双超模型在半湿润地区的应用

中国北方多属半干旱、半湿润地区,其降雨径流的形成过程较为复杂,既有蓄满产流,又有超渗产流.针对这种产流现象,分析其物理机制,在前人研究的基础上,探讨了适用于超渗产生地表径流、超持产生壤中流的"双超"产流模型和汇流模型,并将其应用于文峪河流域,进行了洪水模拟应用.研究结果表明,洪水过程的模拟预测结果与实测结果基本吻合;对于不同年份降雨的洪水模拟,除少数敏感的模型参数外,其它模型参数几乎不变,说明该模型弹性较好,因此该模型在这类地区具有较强的适用性和实用性.     

双超模型在半湿润地区的应用

中国北方多属半干旱、半湿润地区,其降雨径流的形成过程较为复杂,既有蓄满产流,又有超渗产流,针对这种产流现象,分析其物理机制,在前人研究的基础上,探讨了适用于超渗产生地表径流、超持产生壤中流的＂双超＂产流模型和汇流模型,并将其应用于文峪河流域,进行了洪水模拟应用,研究结果表明,洪水过程的模拟预测结果与实测结果基本吻合;对于不同年份降雨的洪水模拟,除少数敏感的模型参数外,其它模型参数几乎不变,说明该模型弹性较好,因此该模型在这类地区具有较强的适用性和实用性。     

改进型灰色马尔科夫模型在径流预测中的应用

随着径流量预测重要性的凸显,径流预测模型不断涌现.针对单一径流预测的局限性及一般的耦合径流预测精度不高的问题,应用数据加载法提出了GM(1,1)的修正模型,并对模型进行残差修正,提出了改进型的灰色马尔科夫耦合预测模型,进一步提高了径流预测的精度,区间预测成果更具科学性和实用价值,并将预测模型具体应用于三门峡水库入库年径流预测,预测成果可靠度高.     

基于生命旋回-权马尔可夫的径流预测模型

针对生命旋回预测模型不能反映河川径流周期性和波动性变化的特点,将其与权马尔可夫链结合,提出了一种精度较高的预报模型——生命旋回-权马尔可夫链组合模型.该模型用生命旋回模型预报河川径流的趋势项变化,由权马尔可夫链对径流残差序列进行修正,进行预测时采用等维信息方法处理,在此基础上对黄河龙门水文站径流进行预测,拟合精度为86.97%,合格率为86.78%,表明该模型可以用于径流预测.此外,对求解生命旋回模型的方法作出了改进,经研究表明,该方法实用可行.     

蓄满产流模型应用于寒冷冻土地区有关问题讨论

评价了蓄满产流模型的优越性,分析了模型在寒冷地区的适应性和存在的问题.考虑到冻土的不透水、蓄水调节和抑制蒸发的作用与性能,以及冻土水文的季节变化特点,在分析冻土产流机制的基础上改进了适应寒冷地区的计算方法.以小兴安岭北坡清溪站为例,应用改进的模型作降雨径流预报,收到了较好的效果.