黑河流域水循环系统的分布式模拟(Ⅱ)--模型应用

应用作者开发的分布式水文模型WEP－HeiHe,对黑河上、中游流域水收支和水循环要素的时空变化进行了系统剖析;同时,还将模型应用于莺落峡径流预报、山前小河流径流和地下水侧渗量的模拟与预报以及未来下垫面变化条件下的流域水收支预测。结果表明,模型能系统表征流域水循环和水收支各要素的时空分异;对于枯水期的径流预报,达到较高的精度。在对下垫面变化条件下流域水收支预测中表明,尽管涵养林建设增加了截留蒸发,但同时也降低了林地的土壤蒸发,因此总蒸发量增加不明显;涵养林建设会使出山径流略有减少,但同时会稍增加土壤和地下水的蓄变量;退耕还牧对减少蒸发、增加正义峡下泄水量以及降低蓄变量赤字均有明显效果。     

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.     

白洋淀流域分布式水文模型开发与验证

针对白洋淀流域水资源保护工作开发了分布式水文模型WEP-L模型。WEP-L模型是对流域水循环过程与能量循环过程的综合模拟,具有较高的模拟精度。对白洋淀流域1956 } 2000年的径流模拟计算表明:主要水文站的相对误差在5%以内,Nash-Sutcliffe效率系数在0. 8以上,可以用于白洋淀流域的水文循环分析。     

基于SWAT模型的黑河与白河流域水文模拟研究

若尔盖湿地是我国最大的泥炭沼泽地,自然资源丰富。黑河与白河是该湿地中最大的两条河流,黑河与白河流域的水文模拟研究对于了解流域内的水文变化情况具有重要意义。利用黑河若尔盖水文站和白河唐克水文站2009—2016年的实测水文数据,对黑河与白河流域进行SWAT水文模拟。结果表明:唐克站率定期的决定系数R~2和纳什效率系数E_(ns)分别为0.79和0.73,若尔盖站率定期的R~2和E_(ns)分别为0.72和0.72;验证期唐克站和若尔盖站的R~2分别为0.77和0.62,E_(ns)分别为0.72和0.61,模拟结果比较理想;SWAT模型在黑河与白河流域有较好的适用性。     

分布式流域水文模型的一般结构

本文论述了分布式流域水文模型的一般结构和研制思路，并提出了相应的数学物理方程，对于分布式流域水文模型的应用研制具有一定指导意义。     

基于VIC-3L模型的黑河上游流域径流模拟研究

为解决我国西部地区气象水文站点稀少、分布不均匀的问题,并充分表达气象要素的空间差异性,利用VIC-3L模型对黑河上游山区流域进行了模拟研究,以检验该模型在干旱区较细网格尺度上的适用性和模型参数移植以及改造的可能性。模型所需要的土壤参数和植被参数主要通过野外实测、土壤普查数据或根据有关参考文献获得。模拟结果显示,在日、月尺度上的径流模拟变化趋势与实测径流除了在时间上有大约2~3 d的滞后外,其他方面较为吻合,在丰水年日、月尺度上的径流模拟远好于同尺度上枯水年的模拟精度,说明模型在研究区具有一定的适用性,但有待于进一步改进。     

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。     

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。     

汉江流域分布式水循环模拟研究

详细描述了汉江流域分布式水文模型构建和求解的过程,验证了WEP模型模拟研究区水循环的可行性。提出了"参数分区"的新理念,为研究参数不确定性空间变异提供了高效的模型空间结构。分别采用分割样本检验法和代表样本检验法对模型模拟结果进行检验。模拟结果的评价采用年径流总量模拟的误差RE、Nash指数及模拟的降雨径流相关系数个指标。     

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。     

水文学中流域水循环机制与水文模型研究

随着社会的迅速发展,人类对自然水循环的影响越来越严重;流域内的水并非静止不动,而是处于不停地运动变化与相互变更的状态,这就要求我们要把大气、土壤及水看作一个整体或者一个系统,从而对其进行研究管理。介绍了几个较为典型的流域水文学模型,分析了现有流域水文模型的局限性,指出当前的不足及其原因。     

黑河流域土壤墒情预报模型

针对黑河流域水资源匮乏问题,考虑了流域下垫面因素、气象因素以及实时灌溉的空间分布对土壤墒情的影响,为满足流域水资源实时调度模型系统的需求,建立了适合于该流域的土壤墒情预报模型;利用该模型对黑河流域2001年研究区内各计算单元不同作物的净灌溉定额和需水量进行计算,并与传统方法计算的需水量比较来检验模型的可行性。在黑河流域水资源实时调度需水计算中进行了初步应用,结果表明该模型能满足流域水资源实时调度的需要。     

黑河流域水生态环境问题及对策

黑河是我国最大的内陆河,流域气候和海拔差异较大,由环境差异形成了独特的流域水生态系统。在流域水生态现状调查的基础上,结合水电梯级开发和水资源利用情况,分析了黑河流域存在的水体连通性差、水资源开发利用强度高等水生态问题。在此基础上提出了保留自然状态,划定禁止开发河段,建设过鱼设施,恢复河流连通性,优化调度方案,保障中下游河流水系连通等措施,以恢复和保护流域水生态环境。     

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。     

黑河流域水资源分析与合理利用

长期以来,黑河流域水资源总量的不足诱发了上下游之间、经济用水与生态和环境之间等一系列用水矛盾。针对当前黑河流域水资源利用存在的问题,通过介绍黑河流域的自然及社会经济状况,并对黑河流域的水文条件做了分析,总结归纳了黑河流域水资源不合理利用的种种因素,提出了一些解决方法:必须改变传统的、以牺牲生态环境为代价的经济发展模式;社会经济发展应充分考虑流域水资源的制约条件;借助政府的宏观调控,在时间、空间上合理利用和优化配置黑河流域的水资源,并适时安排好农业和工业等的生产。     

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.     

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。     

黑河中游地下水数值模拟与开发方案

针对黑河中游地区由于极度干旱和地表水资源过度开发而导致生态环境恶化的现状，从增加水资源可利用量的角度出发，给出了在地下水位埋深浅的地方用地下水代替现有供水系统中地表水的开发策略，并制定了在张掖下游沿黑河两岸、碱滩和新华地区进行地下水开发的方案。为了评价开发方案的实施效果，利用基于地理信息系统ArcView 3.0的地下水模拟系统软件GMS建立了黑河中游地区地下水数值模型，该模型能较好地模拟研究区域的地下水流场以及各项补给量和排泄量。从模拟的结果来看，该开发方案能显著减少潜水蒸发量，提高水资源可利用量，减轻土壤盐碱化，对生态环境的负面影响较小。     

基于水生态区的黑河流域水生态健康评价研究

本文以我国西北干旱区典型内陆河流域—黑河流域为例,基于黑河流域水生态区划,以"压力-状态-响应"(PSR)模型为基础,构建了涵盖13个指标的流域水生态健康评价体系,分析评价了流域内8个水生态区的健康状况。评价表明:黑河流域水生态区中,上游区域水生态健康状况较好,中游次之,中下游极差,下游较差。主要是因为上游地区受到外在污染最轻、人为扰动相对最小;中游地区人口密度相对较大,农业活动等外在扰动相对较多;中下游地区处于荒漠地区,河流、湖库等水体缺乏;而下游地区虽然人口数量少、水体受外来污染影响较小,流域水生态健康性压力相对较轻,但来水量相对不足、水生态系统栖息地条件极为脆弱,致使水生生物栖息地安全状况较差。     

分布式水文模拟模型在流域水资源管理中的应用

旨在通过对国外比较流行的分布式流域水文模拟模型的介绍，对比分析各类模型的总体结构、特点及适应领域，结合在流域水资源管理中的应用，为流域水资源管理部门及相关研究工作人员在进行流域水文模拟模型选用时提供参考。