数字流域研究综述

本文对数字流域的框架研究、基础平台建设、数字流域模型及相关技术、数字流域应用系统建设四个方面的研究进展进行了综述。数字流域的整体框架可分为三层：数据层、模型层和应用层。其中数据层的建设在我国已经初具规模；模型层中对分布式模型的研究较多，基于数字高程模型提取河网的技术已经比较成熟，在国内外许多小流域都建立了分布式水文模型；应用层由于缺乏全流域整体模型的支撑，目前的研究主要是提供数据服务以及一些专题的决策支持服务。综合前人的研究发现当前紧要任务就是在大范围、全流域上建立起具有应用价值的数字流域模型。     

改进的SCS模型在流域径流模拟中的应用

介绍了改进的通用SCS日模型,应用该模型对汉江牧马河等8个流域进行长系列水文模拟,结果表明:模型对于较大径流系数的流域模拟效果较好,而较小径流系数的流域则不够理想;模型不仅仅可用于小流域径流计算,对于较大流域也一样可以取得满意的结果。结合M OD IS遥感数据确定模型参数,为开展无资料地区的水文预报进行了一定的尝试。     

HEC模型在洪水预报中的运用

HEC模型将水文模型同地理信息系统结合,同以往的水文模型相比,HEC模型更加直观和简洁。该模型以ARCVIEW为操作平台,通过对数字高程模型(DEM)的处理,完成对流域特征数据的提取,生成水系和流域边界。在参数率定中采用了最优化方法的理论,通过不同的目标函数,找到流域参数最优值。通过在漳卫南流域的应用,表明该模型使用方便,结果精度高。     

一种高效的SWAT模型参数自动率定方法

对于SWAT这种复杂的分布式水文模型，参数率定是模型成功应用的难点和关键。虽然SWAT2005模型中已经有了参数自动率定模块，但其运行效率较低，对于大型流域难以推广。本文研究分析了SWAT模型和PSO算法的原理，将PSO算法引入SWAT模型中，构建了新的SWAT模型参数自动率定模块，通过在天津于蓟运河流域实例研究，发现该方法率定精度较高，收敛速度更快，运行结果稳定，整体率定效果优于模型自带的参数率定模块；如果用改进后的模块在Linux平台开展自动率定，可以使模型自动率定效率提高到当前水平的7倍，适用于大型流域或长时间系列模拟。而PSO算法作为一种通用的优化算法，可广泛用于各种水文模型的参数率定。     

水利先进实用技术推广 2015年度水利先进实用技术重点推广指导目录(十二) 水文水资源

<正>开放式水文预报通用技术平台技术简介:该平台融合水文预报专家经验与现代水文预报模型技术,建立扩展了水文预报模型库,研究了不同水文预报模型的标准化链接技术,以及复杂下垫面下水文要素时空关联、洪水调度拓扑结构的图示化自由构建技术,还研制了水文预报系统自适应构件技术。基于以上技术,创建了开放式水文预报通用平台,目前该平台已在淮河流域及其他流域得到推广应用。该平台解决了不同水文模型单元的分解与集成耦合难题,具有较好的开放性、通用性和适应性。主要性能指标:水文预报精度平均增加5%以上,预报总体优良率超过90%;采用该成果研发新系统,周期将缩短70%以上。     

大凌河流域分布式水文模型的构建与运用研究

文中以大凌河大城子水文站以上流域作为研究流域,运用分布式水文模型SWAT模型,基于研究区遥感数据,并结合地理信息软件解译流域下垫面地理信息,获取SWAT模型的地理数据输入,选用大城子水文站2001-2010年日流量资料对模型进行了参数的率定和校验,并实现了研究流域径流深空间分布,基于构建的分布式水文模型,通过设定3种土地利用模式情景,定量分析不同土地利用模式情景对流域径流深的影响。研究结果表明:遥感数据可作为分布式水文模型SWAT模型的地理参数的输入,模型模拟精度可达到规范要求。     

基于GIS的DEM和分布式水文模型的应用比较

本文采用GIS地形分布技术和栅格技术，对TOPMODEL和新安江水文预报模型进行基于GIS的技术改造，构建了基于DEM栅格的TOPMODEL水文模型和基于GIS的TOPMODEL和新安江分布式水文模型，并将3个模型应用于黄河支流——洛河卢氏以上流域的水文模型的参数率定和模拟比较，以探讨 GIS技术的应用和模型的适应性。结果表明在该研究流域上，3个模型都能很好地进行水文过程模拟，其中基于DEM栅格的TOPMODEL模型可取得更好的效果。     

GIS中的通用水文模型数据结构研究

针对水文模型与GIS平台数据结构不一致这一数字流域集成的最大障碍,从模型角度研究地理数据与GIS融合的标准方法,并设计了标准化地理数据接口和可复用地理数据组件.自定义GIS兼容的地理数据结构,解决了GIS与水文模型高度集成的时空特征和拓扑结构不匹配问题.以软件工程中常用的组件接口技术为核心方法,提炼水文模型所采用的地理...     

分布式水文模型中多源数据的应用

长江为中国的第一大河流，全长6300km，呈东西长、南北短的狭长形；流域地形复杂，地区气候差异明显；流域内降水充沛，但分布很不均匀；中下游水系复杂，洪水威胁十分严重，洪灾频繁。2002～2004年长江水利委员会与瑞士政府合作开展“长江防洪预报援助项目”，引进分布式水文模型PREVAH和遥感、地理信息系统等，开展了基于遥感、地理信息系统的分布式水文模型在长江三峡地区的试验研究。以PREVAH为例，简单介绍了该模型的基本框架，重点介绍了分布式水文模型对空间数据、气象数据、水文数据等多元信息的应用，对提高水文模型中多元数据应用水平、改善预报精度具有较大的借鉴和参考价值。     

流域洪水预报调度通用平台研究与实践

在多预报断面和多水库对象的流域洪水预报调度中,水文预报和水库调度相互耦合,导致相关计算流程复杂。采用预报调度一体化、模型云、陆气耦合及多语言融合开发等多项关键核心技术,开发了一个适用于大流域河系洪水预报调度一体化的通用可配置平台。该平台实现了河系洪水预报调度一体化方案创建的参数化配置与高效计算,具有滚动预报、作业预报、防洪调度等多项高级应用功能,并在湖南省四水流域取得了较好的应用效果。研究成果可推广应用至其他类似流域洪水预报调度中。     

面向对象模块化的分布式水文模型MODCYCLE Ⅰ：模型原理与开发篇

MODCYCLE是一个定位于流域/区域长时间尺度水量平衡分析的分布式水文模型,具有较强的物理基础。该模型采用基于DEM的子流域划分对流域进行离散,并可针对土地利用和土壤的不均匀性进行下垫面细化,同时对人类活动影响下水循环过程的描述较为全面,可详细模拟大气水、土壤水、地表水和地下水之间复杂的"四水转化"过程。该模型具有以下特点:(1)基于C++语言以完全面向对象的方式(OOP)模块化开发,具有清晰的模型结构和灵活的功能扩展性;(2)基于数据库平台并采用ADO通用数据接口引擎,模型输入输出数据管理比较便利;(3)具有层次化水量平衡校验机制,既可为用户提供不同水循环子系统的水量平衡状况,又可辅助开发人员在模拟异常时定位错误发生的模块;(4)实现了并行计算,在多核计算机系统上运行可大幅提高计算速度。     

分布式水文模型EasyDHM在玛纳斯河流域径流模拟中的应用

玛纳斯河流域作为新疆干旱区典型的内陆河流域,其年径流量主要来源于高山区融雪径流。掌握该流域的径流变化规律,对探讨该地区气候、水文及水资源、生态环境之间的联系以及预测未来山区径流的变化规律具有重要意义。以玛纳斯河流域作为研究对象,基于分布式水文模型EasyDHM(Easy Distributed Hydrological Model),利用DEM、实测河网、土壤、土地利用及水文气象数据构建玛纳斯河流域分布式水文模型研究该流域径流过程。通过模型参数率定及验证发现,该模型精度较高,验证期内各站点纳什效率系数均在0.75以上,说明EasyDHM分布式水文模型的泛化能力较好,可应用于该流域的水雨情势分析,为预防和减轻春季融雪型洪水灾害提供了理论依据。     

GIS环境下基于DEM的水文特征提取

以三水河流域为研究对象,采用ASTER GDEM数据为基础数据,探讨了运用ArcGIS软件中的Hydrology工具集进行流域水文特征提取的过程,阐述了Hydrology工具集中各水文工具提取河网水系、划分流域及子流域方法的关键步骤.提取出的三水河流域特征信息与标准流域特征对比表明:基于DEM的流域水文特征自动提取的河网信息及子流域、河段、汇流点等水文要素信息可直接作为水文建模的输入数据,大大提高了水文模型的效率,并且可以方便地利用遥感等数据源,数据获取速度快、成本低.     

萨克拉门托模型的改进应用

依据敦化水文站以上流域具有北方湿润半湿润水文特性，将改进的萨克拉门托流域水文模型在该流域的应用进行了分析研究，通过多年资料的参数分析及论证，对于模型多年连续演算是可行的，因而这种模型是有效的。     

大凌河流域Nam模型构建与应用预测

利用Mikebasin降雨径流Nam模型,以大凌河流域水文资料为分析数据,建立了降雨径流模型,对流域水资源状况进行模拟.结果表明,模型对所选水文站资料模拟效果良好,满足精度要求,该模型可以用于水费源评价工作,为水资源分配提供科学水文数据.     

一种高效的SWAT模型参数自动率定方法

本文分析了SWAT模型和PSO算法的原理,将PSO算法引入SWAT模型中,构建了新的SWAT模型参数自动率定模块,通过在天津蓟运河流域实例研究,发现该方法率定精度较高,收敛速度快,运行结果稳定,整体率定效果优于模型自带的参数率定模块。如果用改进后的模块在Linux平台开展自动率定,可以使模型自动率定效率提高到当前水平的7倍,适用于大型流域或长时间系列模拟。而PSO算法作为一种通用的优化算法,可广泛用于各种水文模型的参数率定。     

考虑水土保持措施的水文水力耦合模型研究

基于栅格型DEM数据,提取数字水系和空间拓扑信息,在考虑流域水保措施的情况下,建立了水文学水力学相耦合的适用于黄土干旱区小流域的分布式水文模型。以黄河无定河水系岔巴沟流域为例,应用分布式水文模型对该流域1970年~1989年11场洪水进行了流量过程模拟。结果表明：计算结果与实测值基本吻合,一定程度证实了所研制水文模型结构、参数和计算方法的合理性。     

流域水文模型不确定性研究进展

流域水文模型不确定性显著影响模拟结果的精度,科学分析流域水文模型的不确定性是实际应用过程中的重要环节,对流域水污染科学管理具有重要意义。针对不确定性的分类,着重对近年来流域水文模型在输入数据、参数以及结构方面的不确定性研究进行总结,概述每种不确定性的来源及影响,并从降低流域水文模型不确定性的角度展望未来的研究重点和方向：(1)空间输入数据具有尺度效应,应权衡好模型尺度与计算量、精度的矛盾;(2)优化多源数据融合算法,提高降水数据的完整性和准确度;(3)探究参数动态变化和空间异质性对参数组合的影响;(4)推动并行和集群等高算力手段在多模型耦合模拟中的应用。     

东江水量水质监控系统设计实现与关键技术

广东省东江流域水资源水量水质监控系统在采集、共享和接入数据的基础上,实现流域水情、雨情、工情、取水等数据实时更新,并预测其发展趋势。该系统按照SOA三层架构设计思想,采用了数据采集平台、数据交换平台和水量水质评价预测模型等数据集成共享技术,实现了重点监控对象实时监控和数据接收处理功能,并对广东省水文局、东莞水务中心等单位站点数据资源进行整合利用与共享,提高了水利资金的应用效益,保证了数据的一致性,避免了不同数据来源差异性,降低了运维成本,为落实广东省东江流域水资源分配方案奠定了技术基础。     

DEM在分布式水文模型中的应用

分布式水文模型是当前国内外水文学研究的热门课题,由于其考虑了流域的地理时空差异对流域水文过程的影响,因此使得DEM为分布式水文模型的开发提供了技术平台,该文着重对DEM在分布式水文模型中的应用做简要介绍。