植被恢复对非点源污染影响的SWAT模拟

以我国南方典型的水土流失区晋江西溪流域为例,运用非点源污染模型(SWAT),模拟不同植被恢复情景下的产流、产沙、非点源污染响应。结果表明:SWAT模型能较好的模拟植被恢复后流域产流、产沙、非点源污染的变化。将坡度大于15°的耕地还林后,流域年均产流、产沙、非点源总氮、非点源总磷污染可分别降低约0.632%、38.7%、34.9%、44.2%;流域年均产流量、产沙量、非点源污染量均为林地﹤草地﹤耕地。     

基于ArcSwat模型的李子溪流域水沙运移模拟

为了模拟李子溪流域水沙运移,掌握流域内土地利用变化和气候变化对流域产流和产沙的影响,基于流域基础数据构建ArcSwat模型,模型结果表明该模型对年径流、年泥沙量、月径流模拟精度较高,而月泥沙量模拟精度较低。通过设置不同情境得到以下结论:土地利用改变对产沙的影响较产流大,在涵养水源和拦截泥沙方面,林地草地耕地,在大于25°的坡耕地上实施还林还草措施拦沙减流的效果更明显;气候变化对产沙的影响比产流大,产流、产沙与降雨呈正相关关系,与温度呈负相关关系,降雨量的变化对产流和产沙的影响比温度大。     

城镇化和闸坝对沙颍河流量的影响研究

分布式水文模型PRMS(The Precipitation Runoff Modeling System)考虑了降水、气候和土地利用等因素,可模拟产流、产沙等描述流域水和物质循环的重要变量。利用沙颍河实测流量资料对建立的PRMS模型进行了校正和验证,据此模拟了该流域城镇化和闸坝工程对沙颍河流量的影响,结果表明:城镇化使地面不透水面积增加,导致流域蒸散量和降雨入渗减少,产流量增加,而闸坝等水工建筑物改变了流域水资源的时空分配,减弱了自然径流量的波动性,增加了水面蒸发,使流域径流量峰值减小,径流洪峰滞后。城镇化和闸坝对河流径流的影响在枯水年尤为明显。     

WEPP在黄土高原小流域径流调控中的应用研究

针对黄土高原小流域降雨径流调控优化难以采用数学模型的情况,依据小流域模型试验资料,对WEPP2006流域版应用于黄土高原地区小流域产流、产沙模拟计算的适用性进行了研究.结果表明:WEPP流域版计算的流量和产沙量与原型观测值的相关性较显著,流量预测好于产沙量预测,WEPP模型与实体模型的结合是可能的;但计算值都比实测值偏大,只能在一定程度上反映其径流、产沙、输沙规律.     

亚流域划分对分布式水文模型模拟结果的影响

本文以GIS技术为支持，选择黄河下游支流洛河卢氏水文站以上流域为研究区域，应用分布式水文模型SWAT (Soil and Water Assessment Tool)在不同的亚流域划分数量条件下进行流域产流和产沙模拟，进而分析亚流域划分对分布式水文模型模拟结果的影响，结果表明：(1)产流量随亚流域数量的增加而增大，变化幅度较小；产沙量随亚流域数量的增加而减小，变化幅度较大；(2)存在一个亚流域划分水平，当超过此水平时亚流域数量的变化对产流量和产沙量几乎没有影响。根据计算流域产沙量的MUSLE方程，分析了由于亚流域划分数量变化对流域产沙的影响，发现在研究区内其主要原因为MUSLE中径流项对亚流域划分数量变化的响应，其次是土壤可蚀性因子、植被覆盖和管理因子和地形因子参数值的统计变化。     

对蓄满产流模型产流量计算方法的改进

由降水量计算产流量，是水文预报的重要组成部分。蓄满产流模型在我国湿润和半湿润地区有较广泛的应用，在理论上和计算方法精度上进行深入的研究，对水文模型的发展会有促进作用，对防汛抗旱、水利调度等方面，发挥预报作用，对提高经济效益也有重大作用。本文根据国内应用比较广泛的蓄满产流模型产流量计算方法在理论、方法、精度方面存在的问题，作者提出了在蓄满产流流域一种新的计算产流方法。此法与目前现行方法（抛物线型、指数型等产流量计算方法）比较，物理概念明确，符合蓄满产流规律，精度有所提高。本法有新的思路，对改进和提高蓄满产流模型产流量计算有实际意义．     

论悬移质河道输沙及水沙关系

河道输沙同流域的产流、产沙特性紧密相联．受流域内植被、土壤、地质、土地利用状况及人类活动等因素的影响。流域产流面积的空间变化对其产沙、供沙的时空输入特性具有制约作用。不同的河段位置．河道的水力几何形态，非恒定的洪水波运动将直接影响到河道的输沙特性。水沙关系的基本经验模式为：Ｑｇ＝ＡＱｓｂ受其气候环境、区域环境及季节变化的影响，模拟及预报的精度受到限制。需从多因素、分散型模型应用的角度考虑加以改进。     

黄河数字流域模型

黄河数字流域模型是“数字黄河”的重要组成部分,可以理解为“数字流域 流域水沙、水质模型”。文中在数字流域模型框架下,以坡面为基本单元,建立具有多层结构的产流模型;在坡面产流的基础上,建立坡面产沙数学模型。进而以流域分级理论为依据,将坡面、小流域、区域、全流域四个层次的模型整合成一个完整的流域整体模型。文中提出了不同层次模型之间的联系途径和整合方法,探讨了模型框架、参数提取、模型计算原理方面的技术问题。应用建立的模型,给出了四个计算实例:黄河全流域水量计算、小花间汛期洪水模拟、多沙粗沙区产沙计算和岔巴沟淤地坝规划。实践表明:建立的模型基本具备了在黄河全流域进行降雨—径流模拟、侵蚀产沙计算和进行淤地坝规划的功能,辅以降雨预报模块则可进行洪水预报。     

基于GIS黄土丘陵沟壑区分布式侵蚀产沙模型的构建——以蛇家沟小流域为例

分布式侵蚀产沙模型是土壤侵蚀模型的重要发展方向,本研究将蛇家沟流域下垫面划分为5 ×5m的栅格,每个栅格内赋予相应的高程、坡度、地貌、土地利用等属性信息.根据流域DEM,确定流域的汇流方向、流路与汇流累积面积.在蛇家沟流域内采用“穷举算法”对SCS-CN模型的参数值进行校正.基于DEM、地貌、土地利用以及降雨等资料,利用黄土丘陵沟壑区良好的水沙关系,运用VB.NET+ARC ENGINE9.2+ SQLSERVER2000构建分布式侵蚀产沙模型.模型结构简单,输入参数比较少,利用求产流来求产沙,考虑了土地利用、汇流等因素具有一定的物理意义,并能达到一定的预报精度.其中产沙模型是建立在黄土丘陵沟壑区普遍的水沙关系基础上,通过校正水沙关系式系数及产流模型中的CN、λ值可在其它相似的小流域内使用.该研究可为黄土丘陵沟壑区水土保持治理效果评价提供依据.     

淮河流域坡面产沙模型研究

文章通过对国内外流域侵蚀研究进展的分析,基于淮河流域水文水动力模型,对淮河流域坡面产沙模型进行构建及验证。搭建MUSLE模型,建立坡面产流与坡面输沙率的经验关系,同时考虑流域形态、水土保持措施、植被覆盖等因素的影响。收集了淮河流域芦庄、告成、柴胡店以及黄尾河4个不同尺度的流域水沙资料对模型进行验证,结果表明,MUSLE模型可以有效反映淮河流域坡面产沙过程;对降雨强度、日产流量和日坡面产流量与土壤侵蚀模数进行相关性分析,也验证了模型选择的合理性。对淮河的自然现象进行复演、模拟和试验,探求淮河的演变规律提供了基础,也为淮河流域规划设计提供科学依据。     

对黄河水沙特性变化的主要认识

编者按由水利部第二届“水沙变化研究基金”和“黄河防汛科技项目”资助的《黄河水沙特性变化综合分析》课题，是黄委水科院和水文局共同主持完成的。本项目主要从河流学和河床演变学出发，充分考虑防洪、防凌和水资源的开发利用，以弄清情况、分析规律为主线，在前人成果...     

基于数字平台的黄河多沙粗沙区分布式水文模型研究

本文以黄河无定河水系岔巴沟流域为例，针对其气候、植被以及下垫面条件等时空变化特征，在全流域1∶1万DEM基础上，建立了具有物理基础的分布式流域水文模型，模型由网格单元的超渗产流模型和汇流模型组成，提出了考虑流域水保措施的流域汇流计算。使用该模型对1970～1989年大中场次洪水进行模拟计算，结果表明：计算值与实测值基本吻合。     

平原区水闸设计洪水流量的确定

平原区水闸,按常规计算方法,将整个流域作为整体按产汇流模型计算洪水成果往往偏大。本文以粤东某水闸为例,在分析流域产汇流特性基础上,将流域面积分为山区和平原两种类型,分别用广东省综合单位法和平均排除法计算山区和平原面积的设计流量,两者叠加计算设计洪水,并对该方法的合理性进行了探讨和分析。     

基于径流侵蚀功率的流域次暴雨输沙模型研究——以岔巴沟流域为例

流域次暴雨侵蚀产沙模型研究是国内外土壤侵蚀研究的重点领域之一。提出了基于径流深和洪峰流量模数两个流域次暴雨洪水特征参数的径流侵蚀功率的概念;利用岔巴沟曹坪水文站1959至1990年间历年实测的次暴雨洪水径流泥沙资料,系统研究了该流域次暴雨径流侵蚀功率与流域输沙模数之间的相关关系,建立和验证了基于径流侵蚀功率的岔巴沟流域次暴雨输沙模型。结果表明,岔巴沟流域次暴雨径流侵蚀功率与流域输沙模数之间具有极显著的幂函数相关关系;模型验证期的次暴雨输沙模数模拟值与实测值之间具有较好的一致性。     

黄土高原重点流域河网分形特征研究

分形理论为流域地貌形态特征的定量描述开辟了新的思路。本文采用盒维数计算原理和方法,计算黄土高原20条重点流域的河网分维值,探讨其分维值与流域面积、径流模数、产沙模数的相关关系,结果表明:黄土高原地貌形态在其无标度区间内表现出很好的分形特征,根据计算出的各流域分维值发现,黄土高原大多数流域可能处于侵蚀发育的幼年期;流域干流长度与流域面积的幂函数关系式拟合较好,符合Hack提出的主河道长度与流域面积的关系;径流模数与河网分维存在很好的线性关系,其相关系数通过了显著性水平为0.01的检验;河网分维与流域面积、产沙模数都呈正相关性,但难以用某一种简单函数描述。最后通过多元回归分析,建立了产沙模数模型,验证结果表明,该模型具有较高精度,可以对流域产沙模数进行估算。     

岷江镇江关流域分布式水文及泥沙侵蚀模型研究

基于空间地理信息系统的流域分布式水文泥沙模型为研究流域产流产沙及在河道中的汇流、输移过程提供了,科学有效的手段.针对岷江上游镇江关流域土壤易受降雨侵蚀的问题,采用水沙耦合的流域分布式水文综合模型,对该流域1990年后典型年的径流及泥沙侵蚀输移过程进了数值模拟,并结合镇江关水文站的实测资料对模型进行了验证,计算成果令人满意.分析表明,近年来岷江上游地区的年径流和输沙量均呈现出下降的趋势,且后者下降速率更快,说明泥沙侵蚀输移与径流相比对流域环境变化的反应更为敏感,今后水土保持工作应注重坡面治理.     

黄土丘陵沟壑区坡面水保措施及植被对流域尺度水沙关系的影响

根据黄土高原高含沙水流的特点,认为次暴雨的产沙模数和径流深可用线性正比关系式来表示,关系式中比例系数表示流域单位径流深的输沙能力、次暴雨过程中流量超过临界值后的稳定含沙量以及流域历次洪水的平均含沙量。在此模型基础上,以黄土丘陵沟壑区的王家沟的两个毗邻地貌相似的两条沟为研究区,其中一条沟为经治理而另一条则未治理。探讨各种坡面水土保持措施及植被对流域水沙关系的影响。结果表明,治理流域和非治理流域具有相同的水沙关系,被治理沟的植被等坡面措施在流域尺度上仅通过减水来减沙。这主要是因为植被等坡面措施不能显著改变沟道的输沙能力,且由于植被不能很好地控制沟谷侵蚀和重力侵蚀,使得水流进入沟道后又会获取充足的泥沙补充,达到和治理前相同的径流输沙能力。因此可以认为,在仅有植被和其它坡面治理措施的情况下,治理流域的减沙率可用减水率来估计。本文的实际计算表明,在多年平均尺度、年际尺度和次暴雨尺度这一方法都有较好的精度。     

河流水文学若干研究领域的回顾与展望

就 2 1世纪的产汇流理论、流域定量地貌、河流洪水、河流泥沙、河流热状况与冰情、河流资源利用、河流水质与河流生态环境等河流水文学主要研究领域的发展前景作了初步的展望 :要进一步揭示不同气候和下垫面条件下的产汇流规律 ,研制预测功能强的流域水文模型 ,发展和应用数字流域 ,深入揭示复杂条件下的洪水运动规律 ,提出高精度的分析计算方法 ;水流动力学与泥沙动力学相耦合的产沙计算方法将得到实际应用 ,河流输沙机理将进一步被揭示 ;继续探索河冰形成及河流冰情变化的热力学和水力学机理 ,完善冰凌数学模型 ,进一步揭示河流水流挟带污染物质的运动机理 ,完善水质模型 ,提高计算精度 ;要采用多学科综合的手段 ,深入探讨人类活动对河流生态系统的影响     

窟野河泥沙输移与冲淤特征分析

依据实测资料,并结合流域地质、地貌特点,对窟野河泥沙输移与冲淤特征做了分析。结果表明,流域的地质背景及地面物质组成决定了流域高产沙的特征;产沙量与汛期水量有良好的相关关系;河床有周期性的揭河底冲刷特征;流域内分布特征不同的暴雨产生的泥沙对黄河干流的影响明显不同,在黄土区出现暴雨的情况下黄河干流会较快做出响应;近年来窟野河水沙量有显著减少的趋势,但存在稀遇暴雨下的增沙可能。     

小流域产流产沙动力学模型

按自然水系划分单元,每一单元又被概化为“一本打开的书”概化后的单元又区分为几个微地貌区。各单元水沙过程演算至流域出口迭加得流域产流产沙过程。此法一方面解决了降雨,侵蚀和下垫面的不均匀性,另一方面又解决了水沙的演算问题。坡面和沟道水流用运动波方程描述并用四点隐式差分格式求其数值解。根据水流作功和能量平衡原理推导出各微地貌区上的土侵蚀量计算公式,建立起具有物理过程基础的小流域产流产沙模型。