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。     

安哥拉宽扎河径流演变特性分析

为合理开发、高效利用安哥拉宽扎河水力资源,需深入分析其河川径流的演变特性。基于堪班贝站天然径流资料,采用Mann-Kendall秩次相关检验法、滑动t检验法等统计学方法,分析了径流的变化趋势和突变特性。结果表明,年径流量和汛期径流量均有减少趋势,但变化趋势不显著;非汛期径流量有显著的减少趋势,若未来维持该趋势,将加剧径流的年内丰枯差异,对水资源综合利用产生不利影响;年径流量和汛期径流量在1970、2001年发生突变,非汛期径流量在1971、2004年发生突变,突变点前后序列的变化趋势均发生改变。     

基于流域水文模拟的径流变化原因研究

利用黄河中游三川河流域天然时期的降水径流资料,对SIMHYD降水径流模型进行了率定,并延展了人类活动影响期间的天然径流过程.采用水文模拟途径分析了三川河流域径流量的变化原因.结果表明,SlMHYD模型对三川河流域月径流过程具有良好的模拟效果,人类活动和气候变化对径流的绝对影响量呈增加趋势,人类活动是三川河流域径流量减少的主要原因.     

流域未来径流和蓄水量预测不确定性的量化评估

水文模拟精度优劣与参与水文过程的多源不确定性相关,且其累积效应将会造成预测不确定性进一步扩大。因此,以黄河源区为例,利用极大似然不确定性估计法(GLUE)识别新安江模型有效参数组,通过耦合CMIP5下4种气候模式、3种气候变化情景、8种有效参数组,揭示了各源不确定性对流域径流量和蓄水量预测的影响,并采用方差分析方法(ANOVA)量化分离了其对月尺度流域径流量和蓄水量预测不确定性的相对贡献。结果表明,利用统计降尺度模型(SDSM)获得的降水量、最低和最高气温数据可较好的应用于研究区,其相关系数R²均大于0.70,且均方根误差R_RMSE小于30%;参数和GCMs不确定性对流域径流量的影响占主导地位,前者对流域蓄水量的相对贡献高达0.98,且多源不确定性之间交互作用对汛前和汛后的贡献大于非汛期。研究结果对于流域防洪减灾、降低水文模拟过程认知不确定性具有重要意义。     

近50年来沭河流域天然径流演变特征分析

掌握沭河流域天然径流的演变特征是合理开发利用流域水资源的前提,基于沭河流域主要控制站——大官庄站1958~2000年的天然径流资料,采用差积曲线、趋势系数、基尼系数和Mann-Kendall法,并选取逐年累计均值、距平百分比、绝对变幅、绝对变化率等特征指标,分析了天然径流年际变化的丰枯性、阶段性、趋势性和年内分配的不均匀性、年内变化的趋势性。结果表明,大官庄站出现枯水年和丰水年的概率最大,出现平水年的概率最小;径流年际变化经历了3个丰水段、1个平水段和3个枯水段;年、汛期、非汛期及各月径流量均呈减少趋势,仅7月径流量减少趋势显著;20世纪70年代径流年内分配最不均匀,1980年代最均匀;1987年径流年内分配最不均匀,1974年最均匀;基尼系数、绝对变幅、绝对变化率呈减少趋势,但均不显著。     

云南元江流域水库汛期来水对降水旱涝急转的响应关系研究

基于1990～2016年元江流域水库水文资料,采用标准化降水异常值和标准化来水异常值指标识别降水旱涝急转和水库来水丰枯转换现象,构建了旱涝急转与来水丰枯转换事件强度指标D_(WAI)与W_(DIAI),建立了D_(WAI)与W_(DIAI)之间的响应关系,并分析了相关参数与水库集水面积之间的关系。结果表明,元江流域水库降水与来水年内分配极不均匀,降水主要集中在5～11月、来水集中在6～11月,分别占年降水量80%以上和年来水量的70%以上;流域内9个站点1990～2016年期间,汛期发生旱涝急转事件87站次,来水丰枯转换事件77站次。旱涝急转事件与来水丰枯转换事件并不完全对应,共有41站次降水旱涝急转与来水丰枯转换一致。建立了降水旱涝急转强度和来水丰枯转换强度之间的线性回归模型(R~2=0.807 3),但不同站点回归方程的斜率存在差异,进一步探讨表明斜率与集水面积存在非线性幂函数关系(R~2=0.730 9)。     

变化环境下浑河流域近50年来径流变化特征研究

浑河是辽河重要支流,研究其径流变化特征,对做好区域水资源相关工作具有重要的参考意义。基于浑河流域上游大伙房水库站、中游沈阳站和下游邢家窝棚站的1962~2011年逐月实测径流资料,借助累积滤波器法、Mann-Kendall法、小波分析法、集中度和集中期等方法和指标研究了变化环境下浑河流域径流的年际、年内变化特征。结果表明,浑河流域径流存在阶段性特征,其中1962~1984年径流偏枯,1985~2011年径流偏丰;各站年径流变化主周期均为11年,第二周期均为5年,第三周期存在微小差别;径流年内集中度逐渐减小,各月分配的径流量趋于均匀;浑河流域各站年、非汛期径流量分别呈减少、增加变化,总体上,汛期各月径流量呈减少变化,非汛期各月径流多呈增加变化,这些变化有助于发展流域社会经济和保护河流生态系统的健康。     

汉江流域降水、蒸发及径流长期变化趋势及持续性分析

分析汉江流域降水、蒸发、径流等水文要素长期变化趋势是开发利用汉江水资源、研究人类活动对江汉流域生态环境影响的前提。基于汉江流域13个水文站1960～2003年逐月降水量、气温观测资料,采用高桥蒸发模型计算了汉江流域年径流量,采用Mann-Kendall非参数检验法分析了该流域降水量、蒸发量、径流量的变化趋势,并由Hurst指数分析了各水文要素变化趋势的可持续性。结果表明,采用高桥蒸发模型间接计算年径流量适应性较强,值得推广;汉江上游多数站点年降水量减少,下游站点年降水量增加,且变化趋势不显著;上游站点年蒸发量增加趋势显著,其余站点变化趋势不显著;上游多数站点年径流呈不显著减少状态,下游钟祥、天门和武汉站径流呈不显著增加状态;各站点水文要素均具有很强的持续性,降水、蒸发、径流的常数C分别为0.73、0.95、0.97。     

土地利用与气候变化对洛河流域径流的影响

流域径流量受到土地利用和气候变化的共同影响,但大多数研究仅关注未来气候变化对径流量的影响,忽略了未来土地利用变化对径流量的影响。利用CA-Markov模型定量模拟流域未来土地利用类型并结合气候变化类型,采用SWAT分布式水文模型通过情景分析法模拟未来变化环境下流域的径流响应。结果表明,SWAT模型在洛河流域具有良好的适用性;未来流域土地利用呈现建设用地快速增加、耕地减少的趋势,这一趋势使径流量增加;径流量的变化与降雨变化呈正相关,与温度变化呈负相关。可见土地利用和气候变化对径流的影响呈现非线性协同作用。     

基于MMS/PRMS的分布式水文模型构建及其应用

介绍了MMS的建模思路,探讨了MMS模型库中PRMS模型的基本结构和水文学原理以及模型的运行控制方式.基于MMS中的PRMS模型构建了一个分布参数的流域水文模型,并应用于黄河流域洛河水系卢氏以上流域的日径流模拟.研究结果表明,构建的模型能较真实地模拟卢氏以上流域径流量,能满足水资源管理的应用之需.     

陕西泾河流域水资源评价

在实测水文资料的基础上,分析了陕西省泾河流域降水资源量、地表水资源量、地下水资源量、水资源总量、水资源可利用总量、水资源质量评价及水资源量趋势等,结果表明:陕西省泾河流域水资源总量6.32亿m3;泾河流域入境水量为14.01亿m3;陕西省泾河流域水利用总量为7.68亿m3。为陕西省泾河流域水资源管理及优化配置提供了参考。     

梧桐河流域上游径流时序变化特性及趋势

为掌握梧桐河流域上游径流时序变化特性以指导流域水资源开发利用,基于梧桐河上游宝泉岭水文站1951～2013年天然径流序列,采用累积距平法、非参数检验Mann-Kendall法和Morlet小波分析法研究了年、季节径流量的趋势特征、突变特征及周期特征,探讨了引起天然径流量发生变化的主要原因。结果表明,梧桐河流域春、冬两季径流量分别以0.005×10~8、0.004×10~8 m~3/10a平均速率呈增加变化,夏、秋两季径流量分别以0.144×10~8、0.243×108 m~3/10a平均速率呈减少变化,仅秋季径流量减少趋势显著,在季节径流量综合作用下,年径流量以-0.379×10~8 m~3/10a平均速率呈不显著减少变化;年及季节径流量丰枯转变频繁,突变多发生于1960年代中期以前;年及四季径流量存在显著周期特征,第1主周期依次为12、14、12、11、11年;降水减少引起流域径流量减少,使得两者呈基本一致的时序变化特性。研究成果可为流域水资源开发利用及规划管理提供依据。     

基于广义集对势的年径流丰枯分类模型及应用

针对目前年径流丰枯分类常用方法存在的不足,鉴于年径流丰枯分类同时受年径流总量及其年内时程分配的影响,提出了基于广义集对势（GSPP）判别准则的年径流丰枯分类模型,并将该模型应用于黑河莺落峡水文站年径流丰枯分类中,判别了不同水文年的丰枯状态,划分了年径流序列的水文丰枯阶段。结果表明,该模型不仅考虑了年内逐月径流分量的权重值,同时通过广义集对势从联系趋势的角度进行径流丰枯分类,思路清晰,过程直观,在水文分类中具有一定的推广应用前景。     

基于贝叶斯理论的SLURP水文模型参数不确定性评估及日径流模拟分析

为探讨贝叶斯理论在水文模型参数不确定性中的应用效果,以三峡库区兴山水文站以上的香溪河流域及其中的两个子流域1991～1995年日径流资料为研究对象,基于马尔科夫蒙特卡洛算法研究了SLURP水文模型参数及水文模拟的不确定性。结果表明,SLURP水文模型中深层地下水的截留常数、最大入渗率、浅层土壤的蓄水容量和深层地下水的初始百分比4个模型参数的不确定性较低;日模拟径流量95%不确定预测区间对实际观测数据的包括率为14.84%,平均相对区间宽度为1.27;径流模拟不确定性主要的贡献组分为壤中流,且子流域水平上的径流模拟不确定性在子流域汇流过程中发生了累积;两个子流域基流模拟的差别不大,其不确定性随时间逐渐降低。     

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VIC模型的淮河中上游地区水量空间分布研究

研究淮河流域的水文循环过程及水量空间分布对合理开发利用水资源具有重要意义,采用VIC模型对淮河中上游地区各种水量要素(降水、蒸散发、地表径流、地下径流、植被截留水量、土壤含水率、截留水蒸发、植物散发、裸地及水面蒸发、降雪日的积雪深、积雪覆盖面积比等)的空间分布进行模拟。结果表明,模型反映的水量分布与实际的流域下垫面物理机制相符。流域的沙壤土和壤土地区的蒸散发量较大,而地表径流量较小。在有大面积水体或水库的区域,蒸散发量、植被截留水量很小,而地下径流量、深层土壤含水率较大。降雪日中流域的西北部更容易形成较大的积雪深。     

改进的SWAT模型在寒区水文循环模拟中的应用

针对SWAT模型在寒区水文循环模拟过程中存在的不足,对冻土条件下的地表径流模块和升华及土壤蒸发模块进行了改进,并以塔河流域为例,对模型改进前后的径流模拟结果进行了对比。结果表明,在全系列径流模拟中,改进后模型模拟精度有一定程度的提高;在春汛期径流模拟中,改进后模型模拟精度提高较明显,率定期和验证期相对误差绝对值分别下降12.57%、5.67%。对比研究结果证明,改进的SWAT模型在寒区水循环模拟中的适用性得到了进一步提高。     

枯水径流过程的随机模拟研究

本文以沱江登瀛岩站为例,较系统地研究了枯季径流过程的随机模拟问题。首先用一个自回归滑动和过程模拟年最枯四十日总径流量序列,然后用解集模型模拟年最枯49日周径流序列和日径流序列,并用Todini的方法对VS解集模型进行了改进。文中对模型的检验和验证提出了一些看法,并建立了实用中简便易行的模型验证方法。     

鄱阳湖流域年际径流及丰枯变化分析

基于鄱阳湖流域1956~2012年6个水文站的逐日流量资料,利用变差系数、年际极值比、Kendall秩次相关检验、距平百分率、Markov过程多种分析方法,分析了鄱阳湖流域的径流年际及丰枯变化规律。结果表明,鄱阳湖流域的流量年际变化相对稳定,年径流量呈不显著的增加趋势;出现连枯水年的概率高于连丰水年概率;在丰枯转移的Markov过程中,平水年的自转移概率最大,重现期最短;丰水年与枯水年互转的概率最大,且出现枯水和偏枯水的概率大于出现丰水和偏丰水的概率;无论年径流处于何种初始状态,其向平水年转移的概率最大。     

汾河上游流域分布式水文模型的构建

针对研究区的水文、气象特点,本文以坡度、坡向为下垫面主要因素,按照集水区自然分水线划分子流域的流域离散方法,将SCS产、汇流模型与马斯京根法相结合建立了基于流域尺度的次降雨-径流分布式水文模型。模型对研究区典型流域模拟结果表明,该模型的径流量合格率及汇流合格率分别达到70%和80%,且计算流量过程与实测流量过程吻合较好,可适用于该研究区。