基于GIS的分布式流域水文模型

分布式流域水文模型比较客观地描述实际水文过程,但需要强大的数据库支持。这一特点为地理信息系统(G IS)在分布式流域水文模型的研究与应用提供了可能,反过来又推动水文模型的发展。目前,基于G IS的分布式流域水文模型的研究已成为水文学研究的热点。本文总结了分布式流域水文模型的优越性,综述了G IS在分布式流域水文模型中的应用及二者集成方式研究与应用的进展,讨论了当前研究中存在的问题,指出了今后的研究方向。     

滦河流域分布式水文模型开发与验证

以WEP模型为基础,构建了基于物理机制的滦河流域分布式水文模型,采用500 m×500 m正方形网格,将流域离散为215 353个基本计算单元,采用“马赛克”法进行土地利用类型重归类,对冠层截留、地表过程、土壤过程、地下水过程以及汇流过程等水文过程进行连续30 a的模拟计算,并以桃林口水库水文站和滦县水文站的还原流量为准对模型进行了校验.结果表明:模型校验期模拟月径流与观测月径流之间的相关系数为0.85～0.94,纳什效率系数在0.72以上,模拟年径流误差控制在5％左右,表明该模型具有较高精度,可为流域水资源综合开发和管理提供支撑.     

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。     

分布式水文模型EasyDHM在海河阜平流域的应用

目前很多分布式水文模型还主要应用在科研领域,缺乏在实际的水管理业务中的应用。分布式水文模型EasyDHM的开发则以实用为目的,着重关注模拟效果及建模效率。模型具有友好的操作界面,适用于各种时空尺度的流域水文模拟,并且模型易于扩展,可进行水资源评价。以海河流域阜平水文站以上流域为研究对象,应用EasyDHM模型进行流域水文模拟,通过对模型参数进行敏感性分析及率定,使阜平流域率定期及验证期Nash效率系数达到0．96。分析表明,EasyDHM模型在阜平流域具有很好的适用性。     

基于DEM的汉中流域水文过程分布式模拟

选择汉江上游的汉中流域为研究对象,在基于栅格DEM流域水文特征的获取和降雨空间插值的基础上,建立了基于TOPMODEL的松散耦合型结构的分布式水文模型.应用该模型对汉中流域的水文过程进行模拟,结果表明:该模型的模拟精度与集总式TOPMODEL和集总式三水源新安江模型基本相当,而且能够得到流域内部产汇流的分布状况等信息,基本上能够满足流域水资源规划与管理的需求.     

面向分布式水文模型的汉江流域空间离散化方法

深入分析了分布式与半分布式水文模型的空间离散化方法,结合多种方法的优点对汉江流域下垫面信息进行离散化处理,既综合了子流域和地貌单元反映地形特征的优势,又引入"马赛克地块"面积分布函数,简单有效反映了不同植被覆盖影响.同时,为每个计算单元都进行了含有拓扑信息的编码,高效组织了众多空间数据,便于计算机自动处理,缩短计算时间.为构建分布式水文模型时尽可能全面反映下垫面空间异质性同时又尽可能少的引入参数打下了坚实基础.     

黑河流域水循环系统的分布式模拟(Ⅰ)——模型开发与验证

从水循环的物理机制着手，在考虑人工侧支循环的基础上，以现代地理信息技术为数据处理平台，开发了黑河流域水循环系统的分布式模拟模型。文中系统描述了模型结构，从水循环过程和能量循环过程2个方面对模型各要素的过程模拟进行了阐述，其中水循环过程包括蒸发蒸腾、入渗与径流、地下水运动、地下水流出和地下水溢出、坡面汇流与河道汇流、人工侧支循环等要素过程。在获取各类输入参数后，采用1km网格、以日为时间步长对黑河流域上、中游地区(36 728个网格单元)进行了1981～2002年的逐日模拟。结果表明，所建立的分布式模型对月径流过程和日平均流量过程具有较高模拟精度。校正期内前后两个验证期均得到良好验证。该模型可用于预测未来环境变化条件下流域水资源演变。     

跨流域调水的大尺度分布式水文模型研究与应用

变化环境下区域分布式水循环模拟研究,是地球系统科学中的重大科学问题,也是区域水安全和水资源风险管理需求的重要应用基础。本文开展了以南水北调中线工程联系的跨汉江、黄河和海河多个流域的区域水循环模拟、环境变化影响与水安全研究。重点论述了跨流域调水的大尺度分布式水文模型(LDTVGM)的研究与展望。目的是探讨变化环境下跨流域调水的分布式水循环模型的建立,发展区域水循环动力学-非线性系统-多源不确定性分析与综合的理论与影响评估方法,为分析应对气候变化和高强度人类活动影响的区域水资源安全及应对措施的风险管理,提供科学依据。     

分布式水文模型EasyDHM在北江流域的应用

为了解决珠江流域咸潮上溯问题,需要在枯水期对流域水库群进行压咸调度。合理调度的前提是准确掌握流域的来水情况,以便在满足发电需要的基础上兼顾生态需要,特别是在枯水期。飞来峡水库是北江流域的重要水库,位于珠江流域下游,在流域抑咸调度中起到关键的作用。为了对飞来峡水库来水过程进行水文模拟分析,以分布式水文模型EasyDHM为基础,利用DEM、实测河网、土壤、土地利用及水文气象数据,构建了北江流域分布式水文模型。通过模型的参数率定以及验证发现,模型精度较高,可以很好的应用于流域水情形势分析;对飞来峡水库旬入库过程统计发现,枯水期来水量最小值出现在12月上中旬,这对于确定流域抑咸统一调度的最佳时期也有着重要的意义。     

蓄水容量曲线设定分布式霍顿模型土壤含水量初值

分布式水文模型对土壤含水量的空间描述能力对土壤墒情模拟、分布式输出等具有重要的意义。但分布式水文模型的土壤含水量空间分布计算,需耗费大量的计算资源。为了提高分布式模型的计算效率,从定性的理论分析和定量的数据比对2个方面,证明蓄水容量曲线和分布式模型中逐单元土壤含水量序列的相关关系,并建立了二者之间的转换公式,据此可以将面平均的土壤含水量转换为空间分布的土壤含水量。用离散蓄水容量曲线法设置分布式模型的土壤含水量初值,并与传统模型预热法进行比较,结果表明两种方法得到的土壤含水量空间分布总体趋势完全一致,次洪模拟效果相同,并且节省了大量的计算资源,极大地提高了分布式模型的计算效率。     

基于遥感监测的河龙区间水土保持效果分析

以遥感影像为主要信息源,通过大量的野外调查,建立了河龙区间土地利用、植被覆盖度影像解译标志,在地理信息系统支持下,采用计算机辅助下的人工解译,对河龙区间水土流失进行了动态监测。结果显示:河龙区间80.40%的土壤侵蚀为水蚀,19.60%为风蚀。土壤侵蚀强度以中度侵蚀、强度侵蚀为主,其次是微度侵蚀,再次是轻度和极强度侵蚀,剧烈侵蚀所占比例最小。与2000年相比,2008年土壤侵蚀强度整体下降,微度、轻度、中度侵蚀面积逐渐增大,极强度、剧烈侵蚀面积逐渐减少,说明河龙区间的生态环境逐渐变好,侵蚀正向着良性趋势发展。其原因除了梯田、林地、坝地越来越发挥较大的效益外,草地面积的增加,尤其是封禁治理、生态修复等措施的大面积实施,可能是河龙区间近期土壤侵蚀强度减弱的一个原因。     

区域水土特性参数时空变异分布特征及相关分析

作者应用地质统计学原理与方法,在山东簸箕李引黄灌区开展大尺度区域水土特性参数时空变异性的研究,描述农田排水、地下水、表层土壤中含盐量的空间与时间变化分布趋势和特征,分析其间存在的相关关系。结果表明,在一个完整的水文循环年内,研究区域的水土特性参数之间具有相近的空间变异分布状态和特点,但却表现出不同的时间变异分布趋势与特征。农田排水和表层土壤的含盐量随季节变化的分布状态在灌区上、下游相对稳定,在中游却变化明显;地下水的盐分浓度在整个灌区的分布状况没有呈现出明显的时间变异性。在春季至初夏时段内,农田排水中含盐量的增加似乎对地下水水质的影响较小,而对表层土壤积盐状况影响较大。研究成果为灌区制定合理的水资源利用与农田水土管理策略提供了理论依据。