SWAT模型土壤数据库的本土化构建方法研究

SWAT模型是美国农业部开发的一个进行流域水文与非点源污染模拟的优选模型,北美与我国土壤分类系统差异而导致的SWAT模型土壤数据库在我国难于建立的问题是影响此模型在我国应用的瓶颈。鉴于此,以阿什河为例,采用联合国粮农组织公开的和谐世界土壤数据库1.1版为基础数据,结合SPAW模型计算,探索了一种便捷、有效的SWAT模型土壤数据库的本土化构建方法。经过检验,构建的阿什河流域SWAT模型的月相关系数(R2)达到了0.894、纳什效率(ENS)达到了0.892,取得了非常好的模拟效果。该方法可推进SWAT模型在我国的应用,提高我国流域水文和面源污染模拟与防控研究水平。     

太阳辐射直散分离模型比较研究——以北京地区为例

在建筑能耗模拟与太阳能建筑系统设计中,逐时的太阳直射和散射气象数据是最重要的基本参数。由于中国辐射观测数据的缺失,逐时直射和散射数据很难获得。很多学者对此进行了研究,提出了数十种直散分离模型。采用北京地区2009年—2011年3年太阳总辐射和散射实测数据,选取Erbs模型、Orglill模型、清华大学随机气象模型、宇田川光弘模型、张晴原模型5个代表性的直散分离模型进行计算验证,分析比较了实测数据和计算数据之间的相关系数R、均方根误差RMSE和相对误差RE,得出晴空指数Kt可以作为最主要的影响因子,Erbs模型预测散射的准确率最高,其次为张晴原模型和Orglill and Hollands模型。     

基于IHACRES和GLUE的降雨径流过程模拟

根据降雨径流过程的特征,修正了IHACRES水文模型,并将其与GLUE方法结合,提出了资料缺乏区域降雨径流的分析方法,该方法包括模型参数范围的确定、参数组的筛选与权重的计算、验证与不确定性评价、预测等。利用该方法对深圳石岩河流域两场降雨径流过程的分析表明:模型校准和验证的Nash效率系数R2分别为0.917和0.59,验证时实测径流量基本位于90%置信度预测区间内。该方法对研究流域降雨径流过程的模拟效果较好,径流预测及其不确定性分析可靠,其结果可为资料缺乏区域初期雨水截留规模的设计和方案优化提供依据。     

潜在蒸散发量数据对网格HBV模型降雨径流模拟的影响

针对雅砻江流域雅江以上集水区缺少水文资料的问题,利用以遥感数据为主的多源数据构建了网格水文局水平衡模型(Hydrologiska Byrns Vattenbalansavdelning,HBV),较好地模拟了雅江站2008年—2013年的降雨径流过程。利用美国全球陆面数据同化系统提供的气象数据产品,采用FAO56Penman公式与修正的Hargreaves公式分别计算潜在蒸散发量(potential evapotranspiration,PET),从数值与时间尺度分析了二者与MODIS/MOD16潜在蒸散发数据产品分别作为网格HBV模型的驱动数据对模型降雨径流模拟结果的影响。结果表明,由于模型参数与网格HBV模型自身结构的原因,潜在蒸散发输入数据对网格HBV模型模拟结果的影响较小。     

基于Landsat-8 OLI影像的沭河临沂段氮磷污染物反演

以沭河临沂段为研究区,综合利用研究区2014年1月～2017年5月水质例行监测数据和25幅Landsat-8 OLI卫星遥感影像,采用线性回归方法建立了多光谱遥感数据波段反射率与氨氮(NH_3-N)和总磷(TP)地面实测数据之间的回归模型,并利用实测数据对模型进行验证。研究结果表明,分别以波段比值R/G和NIR/G构建的NH_3-N和TP反演模型基本满足遥感监测的要求,可以用来作进一步的研究。     

基于Mike模型的海绵城市内涝整治方案效果分析

通过Mike水动力模型,建立了玉溪市老城片区固定径流模型。根据2016年7月20日玉溪市实测降雨情况,对模型中节点溢流和地面淹没情况进行定量模拟,并将模型积水点深度与实际积水点深度进行对比,验证了模型适用性。利用模型对30年一遇、24 h降雨情况下的玉溪市老城片区进行了分析,总结了内涝积水点出现的原因,并提出了内涝整治方案。实施整治后的老城片区积水深度降低,内涝点基本清除。     

地道风升温加热系统模型的建立及模拟

本文建立了基于地道风的空气源热泵系统冬季地道风加热升温过程的三维数学模型,并借助CFD软件对该模型进行了模拟计算。最后,利用实测数据对模型的准确性进行验证,模拟结果与实测数据基本符合。     

山地城市小流域暴雨径流模型的研发及应用

采用ArcEngine二次开发包结合水力学基础算法,建立山地城市暴雨径流模型,以模拟山地城市降雨径流,分析山地城市排水系统的排放能力。应用该模型对重庆市北部新区盘溪河流域排水系统进行了预测和评估,结果表明,模拟结果与实测数据的效率系数Nash-Suttcliffe系数Ens为0.56~0.76,相对误差8.82%~11.8%。模型关键参数率定及敏感性分析表明,最敏感参数为径流宽度、坡度、曼宁系数和不透水面积率。针对排水管道内流量、充满度和溢流检查井个数等方面进行了排水系统排放能力的评估,结果表明,一年一遇暴雨下有0.52%的排水管道长时间处于满流状态,五十年和百年一遇的超载排水管道占排水管道总数5.86%和 8.20%;百年一遇暴雨下有0.72%的检查井发生溢流,一年一遇暴雨下有0.31%的检查井发生溢流。该模型实现了对山地城市暴雨径流的产汇过程模拟以及内涝点位置和数量的识别,为城市雨水管网管理提供决策支持。     

建筑能耗分析用逐时降雨模型(2):月降水量随机模拟

在计算与分析广州地区33年实测月降水量序列统计参数的基础上,将月降水量序列进行对数变换,采用一阶AR(P)模型建立了月降水量随机模拟模型。通过与实测结果的比较检验了该模型的适用性。     

基于CFD软件桥梁断面风压系数的数值模拟

计算机流体力学数值模拟方法(CFD)相对于传统的风洞试验方法有着成本低、省时省力、良好的重复性等特点,它不仅能模拟桥梁跨中断面周围风场的特征,还能计算得到桥梁断面的风压系数。本文采用CFD软件FLUENT中的3种不同的湍流模型,即标准模型(Standardκ-ε)、RNG模型(RNGκ-ε)及雷诺应力方程模型(RSM)对主梁断面进行数值模拟,选取合理的湍流模型,并将数值模拟结果与实测试验值进行比较,验证采用CFD数值模拟技术模拟桥梁跨中断面风压系数的可行性与可靠性。     

基于SWMM的大型双曲屋面雨水径流模拟

以国家速滑馆为例,提出了一种基于暴雨洪水管理模型（SWMM）构建大型双曲屋面雨水径流模型的方法。对研究区域屋面虹吸雨水排水系统在设计暴雨重现期（P）为10、50、100 a情景下的运行状态进行了模拟分析,并结合现场实测数据对模型的可行性进行验证。模拟结果显示,在各重现期下虹吸系统的启动比例均达到了预期,屋面局部积水点比例较小且积水深度处于可控范围内,不会对屋面整体安全性构成威胁,并可根据模拟结果设置挡水板、天沟溢流口等技术措施,对屋面进行雨水系统设计。     

城市污水BOD与COD关系的探讨

从ＢＯＤ与ＣＯＤ的构成及降解动力学出发，探讨了ＢＯＤ与ＣＯＤ的相关关系，得到了ＢＯＤ５与ＣＯＤ的相关模型。应用某城市污水的实测数据和数理统计方法对模型进行了检验，表明该模型具有适用性。提出并讨论了当量耗氧系数和城市污水量大ＢＯＤ５／ＣＯＤ之值。     

基于Logistic模型的春玉米MODIS LAI产品订正

基于Logistic模型,利用2011—2013年辽宁省实测的叶面积指数和作物发育期数据,构建回归模型对MODIS LAI产品进行订正及效果检验。以抽雄期为分界线,分2个时段构建Logistic模型,对春玉米的全生育期进行模拟,利用模拟结果建立MODIS LAI产品的多种订正模型,其中二次多项式模型相关性最好,决定系数达到0.975。利用2013年实测数据对订正模型进行检验,在抽穗期和乳熟期将MODIS LAI产品监测误差从45%降低到10%左右,为提高MODIS LAI产品在中国北方地区旱田的适用性和反演精度提供数据基础。     

抗拔桩荷载-位移曲线拟合模型的比较分析

利用未达到破坏的现场静载试验数据确定抗拔桩极限承载力的问题,日益受到工程界的重视.应用适当的数学模型描述桩基荷载-位移关系确定其极限承载力,不失为一种经济适用的选择.结合东莞市实测的AB型管桩静载荷试验资料,对常用的描述抗拔桩荷载一位移曲线的非线性数学模型如双曲线模型、幂函数模型、指数函数模型和修正的GM(1,1)模型作了比较分析.结果表明,修正的GM(1,1)模型模拟的荷载一位移曲线精度最高,幂函数模型和指数函数模型次之,双曲线模型相对较差.建议在选用上述数学模型前,先采用实测数据对模型的适用性进行检验,在该类地基中AB型管桩荷载-位移关系的描述可采用修正的GM(1,1)模型.     

城市雨水口地面暴雨径流模型研究

在假设每一雨水口集水流域产生的地面暴雨径流均汇入该雨水口的条件下,建立了由流量子模型和浓度子模型组成的城市雨水口地面暴雨径流模型。其中,流量子模型采用瞬时暴雨强度描述降雨过程、区域综合径流系数计算扣损以描述产流过程、等流时线原理描述汇流过程;浓度子模型则反映了雨水口入流污染物浓度仅随入流流量而变化。以重庆市两个具有代表性的雨水口为例,确定模型的具体形式,并采用2000年7～9月间的水量、水质同步测量数据,对模型的模拟精度进行验证。     

北方小城镇流域水污染的模拟研究

利用基于物理机制的分布式水文模型SWAT,根据选取的北方小城镇所获得的实测水文和环境数据进行了参数率定和模型验证,并对污染产出量与降雨量的关系及河流污染的来源进行了分析,得出了一些有益的结论。     

上海市某商用建筑能耗分析与节能评估

采用能耗模拟软件eQUEST对上海市某商用建筑建立模型,对模型进行校正之后计算出该建筑的能耗情况,在此基础上提出6项节能措施,并分析了其节能效果,验证了计算机模拟技术在建筑能耗分析和节能评估中的适用性。     

基于水力模型的年径流总量控制率研究及应用

作为海绵城市建设的核心指标,年径流总量控制率大多来源于自上而下的直接赋值,较少校核其目标的可达性。基于城市综合流域排水模型系统软件InfoWorks ICM,建立经率定验证的产-汇流、管流及SUDS等系列模型,模拟典型用地不同海绵设施配置方案下的年径流总量控制率。以此为基础,由点及面计算排水分区层面的年径流总量控制率,并利用模型从侧面进行校核,验证目标的可达性;基于校核结果,制定年径流总量控制率应用图斑,为实际应用提供路径。     

基于WIM实测数据的车辆荷载效应极值的预测分析

为了研究车辆荷载的发展变异对桥梁结构的影响,基于渝湛高速公路27万多个货车的动态称重系统(WIM)实测数据,通过蒙特卡罗法生成随机车流,将其加载于虚拟简支梁结构模拟车辆荷载效应,采用阈值模型(peaks over threshold model,POT模型)预测结构未来可能出现的车辆荷载效应极值,并与实测数据进行对比验证。结果表明:上述方法能够较为合理地预测车辆荷载效应极值,而按JTG D60—2015公路桥涵设计通用规范会得出偏小的结果。     

Infoworks ICM在城市排水系统分析中的应用

采用城市综合流域排水模型(Infoworks Integrated Catchment Management,Infoworks ICM),结合生活污水量并设计模式雨型降雨情景对上海市杨浦滨江区内X与Y排水系统进行了模拟计算,对排水口出水状况和管道负荷情况进行了评价分析。基于测绘数据构建排水管网模型,并利用实测流量数据进行模型参数验证,保证了排水模型计算和分析结果的可靠性。利用Infoworks ICM模拟和分析,可全面反映研究区域排水系统的服务性能,为区域防洪排涝和管网改造与维护提供决策支持。