应用分布式水文模型优化黑龙港及运东平原农田灌溉制度Ⅰ：模型参数的率定验证

为了应用分布式水文模型优化该地区的农田灌溉制度,本文首先运用洗牌复形演化(SCE-UA)算法在曲周和吴桥两个试验站对分布式水文模型(SWAT)中的作物参数进行了率定,接着以遥感监测实际蒸散(ETa)数据为目标,在该区域应用拉丁超立方-单次单因素(LH-OAT)方法对SWAT模型中的参数进行敏感性分析,选出了对ETa最敏感的参数,用序贯不确定性(SUFI-2)算法优化出一套参数范围,最后对冬小麦-夏玉米轮作体系产量的长期模拟结果进行了验证。这些参数率定和模拟验证的结果为进一步深入研究该地区节水农业中的水分生产函数和优化灌溉制度奠定了基础。     

作物水分生产函数及灌溉制度优化的研究进展

阐述了作物水分生产函数的基本原理和一些典型模型,并对其在灌溉方面及不同阶段缺水对作物生物量累积的后效性影响等方面的研究,以及可行性分析及地区移用性研究加以探讨。对作物灌溉制度优化模型以及作物优化灌溉制度设计方法研究加以探讨,分析了目前模型中指数取值研究不足等问题。为合理利用有限水资源,达到最大的作物产量或产值,实现有限水量在作物生长期及作物间的合理配置提供依据。     

基于作物水分生产函数下的限额灌溉制度优化研究

通过对小麦、玉米、棉花等主要农作物的分阶段受旱试验,获得了三年的限额灌溉试验观测数据;采用非充分灌溉条件下的土壤水分运动理论分析试验数据,建立了限额灌溉条件下的作物蒸发蒸腾模型。结合试验数据分析水分亏缺对作物产量的影响,采用多元回归分析法求解水分生产函数模型参数。采用动态规划法研究了水资源不足条件下的限额灌溉制度的多阶段优化法。研究成果表明,在产量能达到充分灌溉条件下产量的90％的情况下,可节约灌溉用水40％,能为水资源极其短缺地区的农业高效用水提供有力的技术支撑。     

我国北方水稻水分生产函数及优化灌溉制度的研究

该论文的数据是经过5年的试验获得的，经过分析确定了适用于我国北方稻区的水稻水分生产函数模型，并依据此模型，当地降雨量，稻田的渗透量，土壤水分的上、下等参数，利用动态规划逐次渐近法，通过计算机分析计算，得出了不同水文年型，不同可供水量条件下的水稻优化灌溉制度，经1993～1994年水稻生产中的应用比常规灌溉制度增产4500～7500kg／hm2，节水2700～3000m3／hm2。     

作物水分生产函数与节水高产优化模型

对作物水分生产函数的概念、分类、研究状况及其在节水高产优化模型中的应用作系统介绍。文中将作物水分生产函数分为最终产量模型和动态产量模型．分别给予介绍。同时介绍作物节水高产优化模型．并通过实例进行分析，指出以作物水分生产函数为基础制定的优化模型是解决农业用水紧张、提高水资源利用率．实现从水源到作物完全节水的一条有效途径。     

作物水分生产函数与节水高产优化模型

对作物水分生产函数的概念、分类、研究状况及其在节水高产优化模型中的应用作系统介绍。文中将作物水分生产函数分为最终产量模型和动态产量模型，分别给予介绍。同时介绍作物节水高产优化模型，并通过实例进行分析，指出以作物水分生产函数为基础制定的优化模型是解决农业用水紧张、提高水资源利用率，实现从水源到作物完全节水的一条有效途径。     

我国北方水稻水分生产函数及优化灌溉制度的研究

该论文的数据是经过5年的试验获得的。经过分析确定了适用于我国北方稻区的水稻水分生产函数模型．并依据此模型，当地降雨量，稻田的渗透量。土壤水分的上、下等参数。利用动态规划逐次渐近法，通过计算机分析计算，得出了不同水文年型，不同可供水量条件下的水稻优化灌溉制度。经1993～1994年水稻生产中的应用比常规灌溉制度增产4500～7500h／hm^2。节水2700～3000m^3／hm^2。     

遥感技术在分布式水文模型中的应用研究进展

遥感技术与分布式水文模型的深入结合,推动了现代水文学科的发展。在简要介绍分布式水文模型与遥感技术发展状况基础上,对遥感技术在分布式水文模型应用过程中出现的降水、蒸散发、河川径流、陆面温度、土壤水分、土地利用/土地覆盖、叶面积指数等参数,给出详细的反演方法。结合技术及模型本身特性,指出遥感技术在分布式水文模型应用中存在的问题,并展望研究发展方向。     

作物水分生产函数的经济学意义

作物水分生产函数是制定灌溉计划、进行灌溉效益分析和经济评价的有效工具。作物水分生产函数也是一种生产函数,根据经济学中生产函数的一般特性,分析了几种常用作物水分生产函数的结构形式、代表性及相关参数的经济学意义和可能的变化范围,为深入研究作物水分生产函数提供了经济学基础。     

面向对象模块化的分布式水文模型MODCYCLE Ⅱ：模型应用篇

应用分布式水文模型MODCYCLE开展了天津市水循环模拟研究,对天津市1997—2004年期间的水量转化关系及人工参与下的流域水量平衡状况进行了分析,并从5个方面对模型进行了验证。模拟结果显示:天津市1997—2004年8年平均水资源总供给量为74.09亿m3,总耗用量为71.26亿m3,总排泄量为8.70亿m3,总蓄变量为-5.82亿m3,其供给项中降水量所占比例为74.2%。此外,上游来水和外调水也是天津市重要的可利用水资源;耗用项中陆面蒸发蒸腾量所占比例最大,达到76.8%;排泄项中97.3%的水量均流入渤海;土壤水、地表水和浅层地下水8年平均补排基本平衡,深层地下水由于缺乏补给量,一直处于超采状态。研究表明,MODCYCLE模型为刻画复杂的区域"自然-社会"二元水循环特性提供了一套有力的方法和工具。     

分布式水文概念性模型及应用

在遥感与GIS支持下,建立地理空间信息库,提取了流域土地利用、土壤类型和植被类型等地理信息及相应的水空间参数,采用已有的水概念性模型,建立了一个分布式水概念性模型．模型结构简单,所需参数较少,易于率定,可操作性强．实例应用表明,该模型对雁栖河流域径流量的模拟是有效的,可用于评估流域水资源量、气候变化以及土地利用变化对水资源的影响．     

基于二元水循环的灌区分布式水文模型的应用研究

针对中国北方灌区的水文特点,在二元水循环理论的指导下,对自然流域水文模型SWAT进行了改进,构建了灌区分布式水文模型,改进了SWAT模型的灌溉水运动模块、稻田水分循环模块、稻田水量平衡各要素和产量模拟的计算方法,增加了渠系渗漏模拟模块等.以河南省人民胜利渠灌区为例,利用改进的SWAT模型对该灌区的水循环过程进行了模拟.为验证模型的有效性,选用Nash-Suttclife效率系数(纳西效率系数)E、线性回归系数R2来评估模型在校准和验证过程中的模拟效果.结果表明:该模型适合灌区水分循环的模拟.模型的构建和改进,对分布式水文模型在高强度人类活动影响区域的水资源、水环境研究和管理起到积极的作用,为灌溉水文学提供了新的研究方法.     

基于供求关系和生产函数的灌区水量使用权交易模型

随着市场在资源配置中的作用日益重要,水权交易对优化水资源配置、提高用水效率、促进节水势在必行,现已成为我国最严格水资源管理制度试点建设的重要内容之一。本文运用水资源系统分析与经济学理论,建立了基于供求关系和生产函数的灌区水量使用权交易模型,该模型以交易双方各自收益最大化为目标,由C-D生产函数和供求关系确定水资源价值,以纳什均衡价格和供需水量为约束确定交易水量和交易收益。经湖北省高关水库灌区与应城市水量使用交易应用研究,结果表明:高关水库灌区随着节水深入,2013年现状、2020、2030规划水平年在50%平水年交易水量最大,分别为3 744.78万m3、4 743.51万m3、5 829.13万m3;75%、85%干旱年交易水量分别减少到1 225.28万m3~4 180.79万m3,213.65万m3~1 570.17万m3;90%特旱年则不具备交易条件。通过双方交易,可使应城市2013、2020、2030水平年50%平水年缺水情况明显缓解,75%和85%干旱年缺水率降低;还可提高高关水库灌区净收益201.73万元~7 0541.97万元,应城市净收益88.37万元~131 669.00万元。但要根本解决应城市干旱缺水问题,需要建立灌区节水量交易收益补偿投入机制,调动节水积极性,充分挖掘当地节水潜力。这对建立健全我国水权交易机制和最严格的水资源管理制度,提高水资源利用效益与效率,指导节水型社会建设,保障城乡供水安全,具有重要意义。     

基于GIS的分布式托普卡匹水文模型在洪水预报中的应用

本文对托普卡匹(TOPKAPI)水文模型进行了改进，增加了植物截留、降水下渗、土壤水深层渗漏、地下径流等计算模块，并对壤中流计算模块作了相应的调整，将TOPKAPI模型改进成一个较完整的分布式流域水文模型。该改进后的TOPKAPI模型应用于面积约为1万km2的息县以上淮河流域1998年、2002年和2003年汛期洪水的模拟，模型确定性系数均在0.84以上，模拟成果令人满意。该模型可应用于洪水预报、土地利用和环境影响评价、洪水极值分析、无资料地区水文模拟计算等。     

基于分布式水文模型的水功能区设计流量研究

通过建立流域分布式水文模型,并实现对于枯水期流量的有效模拟,结合水功能区设计流量核算规则,提出了基于分布式水文模型的水功能区设计流量计算方法。应用该方法对松花江流域内300个水功能区的设计流量进行了计算,并考虑取用水、下垫面和调水工程等因素的影响,对流域在2020年和2030年水循环情景下水功能区设计流量的变化情况进行了计算和分析。计算结果表明,在未来情景下流域内水功能区设计流量整体呈下降趋势。以松花江干流上设计流量下降幅度较大的扶余站和哈尔滨站所在的水功能区为重点研究对象,提出为上游丰满水库设置230m3/s最小下泄流量的优化解决方案以对干流径流过程进行调控。     

基于分布式水文模型的水功能区设计流量研究

通过建立流域分布式水文模型，并实现对于枯水期流量的有效模拟，结合水功能区设计流量核算规则，提出了基于分布式水文模型的水功能区设计流量计算方法。将此方法应用于松花江流域，对流域内300个水功能区的设计流量进行了计算，并考虑取用水、下垫面和调水工程等因素的影响，对流域在2020年和2030年水循环情景下水功能区设计流量的变化情况进行了计算和分析。结果显示，在未来情景下流域内水功能区设计流量整体呈下降趋势。以松花江干流上设计流量下降幅度较大的扶余站和哈尔滨站所在水功能区为重点研究对象，提出为上游丰满水库设置230m3/s最小下泄流量的优化解决方案。     

鸭绿江流域分布式水文模型开发及验证

基于水分能量传输模型(WEP模型),构建了鸭绿江流域基于物理机制的分布式水文模型,该模型综合了水文模型和陆面过程模型的优点,耦合了水分循环和能量过程的模型。以"子流域套等高带"为计算单元,将全流域划分为558个子流域和2 427个等高带,以日为时间步长,对冠层截留、蒸散发、下渗、产汇流等水循环要素过程逐一模拟计算,并以该流域2个主要水文站的还原流量资料为准,对模型进行校准与检验。在校准期与检验期,沙尖子站Nash-Sutcliffe效率系数在0.9左右,水量模拟误差约-4%,梨树沟站Nash-Sutcliffe效率系数在0.94左右,水量模拟误差仅为0.4%左右,表明该模型模拟精度很高,可为流域广义水资源评价、洪水预报预警和国际河流开发利用等提供有力的决策依据。     

淮北平原分布式除涝水文模型及应用

针对目前淮北平原除涝水文计算采用的经验排模公式仅考虑了设计净雨和排水面积两个因素,对于下垫面情况复杂的流域不能很好地反映峰量关系的情况,应用GIS技术根据DEM进行流域划分、水流方向确定等处理,并结合流域水文地质图、土壤分布图等建立GIS图层,进而构建淮北分布式水文模型。结果表明,该模型可用于无资料地区的排涝水文计算,应用历史数据对模型参数进行调试,模拟计算精度可达GB/T 22482-2008《水文情报预报规范》的甲级标准。