双超模型在小流域洪水预报中的应用

在半干旱半湿润地区,其降雨径流的形成过程十分复杂,既有蓄满产流,又有超渗产流。为了适应这种复杂的降雨径流的形成机制,建立适用于超渗产生地表径流和超蓄产生壤中流的"双超"产汇流模型,并将其应用于山西省古县小流域洪水模拟预报。计算结果表明,该模型模拟预报的洪水过程与实测洪水过程基本吻合。     

基于双超模型的冷口水文站流域洪水预报研究

针对冷口水文站控制流域开展小流域洪水预报研究.首先对研究区的数字高程模型(DEM)进行处理,并运用泰森多边形法计算子流域的面积权重;采用双超产流模式计算产流、纳什瞬时单位线法计算坡面汇流、SWAI1进行河道洪水演算,建立双超洪水预报模型;并运用LH-OAT法分析模型参数的敏感性;针对25场不同级别的历史洪水进行模型参数...     

沭河流域洪水预报的产汇流组合方案优选

针对沂沭泗流域洪水预报问题,选择沭河流域重沟站洪水事件为研究对象,评估了两种产流方法和三种坡面汇流方法的不同组合下洪水模拟精度。 结果表明,CN 曲线数法是研究区最优的产流计算方法,斯奈德单位线和 SCS 单位线均适用于该流域的坡面汇流;CN 曲线数-斯奈德单位线组合是沭河流域最优的产汇流组合方案,洪水预报精度达到乙级以上。     

基于HEC-HMS模型的西南山区中小河流模拟产沙研究

西南山区中小河流分布广泛,洪水大多汇流时间短,洪峰大,因此携带泥沙破坏力强。以川西南典型山区河流——寿溪河为例,基于HEC-HMS模型中的MUSLE算法构建流域产沙模型。即,首先采用该模型通过产、汇流及河道洪水演算过程对场次降雨进行洪水预报,再依据洪水预报结果基于MUSLE公式进行流域产沙模拟。该公式通过计算流域的产沙过程和泥沙输移过程,预测单场降雨下面蚀和细沟侵蚀的情况。主要涉及到的计算因子包括降雨强度、下垫面情况、地形状况及土壤状况,因此,研究从以上4个方面对流域产沙进行了相关性分析。结果表明：降雨强度与流域产沙量有正相关关系,泥沙区间变化率在趋于初始降雨强度时达到峰值;在计算范围内,当覆被因子减小为原来的20%时,泥沙的区间变化率达到50%,增大为原来的180%时,区间变化率仅为13%;覆被因子和地形因子变化率相同的情况下,流域产沙的变化情况完全相同,在平缓短坡上,下垫面的植被覆盖越密集,流域产沙越少;对流域土壤状况来说,土壤中细颗粒占比越大,流域产沙量越多。     

基于物理过程的分布式流域水沙预报模型

将分布式水文模型与土壤侵蚀产沙模型相互嵌套,构建了一个分布式流域水沙预报模型。模型基于DEM,将流域离散为“坡面+ 沟道”系统,采用“+ 1 ”分级方法将沟道组织为河网,实现了流域水沙预报的并行计算。坡面单元划分为植被层、地表层、非饱和带和地下水层,模拟了降雨、截留、蒸散发、入渗、地表径流、壤中流和地下水、各种形式的侵蚀产沙及泥沙输移;沟道进行汇流演算以及泥沙输移。模型在李子溪流域对长系列降雨的模拟结果表明,模型的水文模块模拟精度良好,侵蚀产沙模块模拟效果基本令人满意。     

多单元产汇流洪水预报软件

多单元产汇流洪水预报,采用降雨径流流域模型,按时段降雨量,进行分区产流和汇流计算,并经河道洪水演算叠加后得总出口断面预报洪水过程线.     

2016年"8·17"暴雨西柳沟土壤侵蚀产沙量分析

内蒙古"十大孔兑"之一的西柳沟流域土壤侵蚀十分严重,是黄河粗泥沙的重要来源区。发生在2016年8月的"8·17"暴雨的中心区域在西柳沟流域中上游,为了解"8·17"暴雨洪水过程中的土壤侵蚀和产沙情况,利用淤地坝实测淤积资料和通用土壤流失方程分析计算了西柳沟龙头拐水文站以上流域的坡面侵蚀产沙量、沟道侵蚀产沙量和土壤侵蚀强度等。结果表明:"8·17"暴雨洪水中流域侵蚀产沙总量为893.80万t,其中坡面产沙量为477.56万t、沟道产沙量为416.24万t,平均侵蚀强度为7 672.10 t/km~2,淤地坝拦沙量380.80万t,龙头拐水文站输沙量为539.00万t。该次暴雨洪水的侵蚀强度和侵蚀产沙量与历史典型暴雨洪水的相比明显变小,说明近年来西柳沟流域水土保持措施取得了显著效果。分析表明,沟道是西柳沟流域侵蚀产沙的重要地貌部位,淤地坝在该次暴雨洪水中发挥了重要的拦沙作用。     

黄土丘陵沟壑区沟道的水沙运动模拟

黄土高原支离破碎,沟壑纵横,是黄河流域的主要泥沙源区.为模拟与预测全流域的水沙运动过程,需要建立流域水沙运动模拟模型.为使模型的建立符合实际的物理图景,将流域分为坡面与沟道两大系统,在坡面上建立产流与侵蚀产沙模型,在沟道系统内建立水沙运动模型.根据沟道无实测断面资料的实际情况,本文改进了以扩散波方法为基础的水流演进模型,并在此基础上应用不平衡输沙理论计算泥沙输移,提供了黄土丘陵沟壑区沟道系统水沙运动模拟的一种模式.对于沟道水流挟沙力的计算,验证对比了常用于黄河干流的张红武公式和专为泥沙源区建立的费祥俊公式.最后,作为例子给出了方法在小流域中的应用.     

分布式水文模型构建及在黄河区间流域的应用

选择位于黄河支流洛河中游的长水—宜阳区间流域作为研究对象,基于数字高程模型,计算栅格水流方向、集水面积和栅格演算次序,为产汇流计算打下基础。把1个栅格单元作为1个小子流域,基于栅格采用新安江模型进行产流计算,采用Muskingum-Cunge算法进行河道洪水演算。结果表明,基于DEM的分布式水文模型在洪峰误差控制和过程拟合等方面表现较好,洪水模拟具有较高的精度。     

基于DEM的黄土丘壑区动力学流域水沙数学模型应用研究——以黄河中游两个典型小流域为例

该文以黄土丘陵沟壑区典型小流域—岔巴沟流域为研究对象,首先采用地理信息系统(GIS)对坡度和土地利用方式等侵蚀产沙环境因子提取分析,提出基于网格的超渗产流模型和基于运动波理论的栅格型坡面汇流模型,然后采用Preissmann四点隐式差分进行方程的离散求解。另外根据研究区地形及地貌特点将其分为梁峁坡、沟谷坡和沟槽三种垂直分带侵蚀单元,采用力学分析建立其侵蚀产沙公式和分布式坡面流运动波模型进行耦合求解。本模型在岔巴沟流域1970~2001年17场水沙过程的模拟和验证结果表明:产汇流、产沙计算平均确定性系数分别为0.69、0.58。杏子河流域验证结果也表明该模型对黄丘区水土流失时空过程的模拟计算具有一定精度,模型预测成果可为黄土高原水保规划和生态建设等提供更为精细和科学的决策依据。     

数字流域模型关键技术研究

数字流域模型定位于大范围、全流域级的水文过程模拟,是一个具有多层空间分辨率的、模型参数可以容易获取的、能够实现并行计算的全流域级整体模型。数字流域模型的建立需要解决5项关键技术问题,即大流域DEM数据存取技术、流域沟道参数提取技术、基于遥感图像的模型参数提取技术、分布式降雨量数据存取技术、计算机集群并行计算技术。在黄河数字流域模型的建设实践中,提出了5项关键技术问题的解决方法：用分块技术解决大流域DEM数据的存取问题,用TOPAZ模块提取流域沟道参数,用遥感图像提取模型分布式参数,用雨量站插值技术存取面雨量序列,用计算机并行计算技术打破大流域整体模型的计算瓶颈。     

黄河流域水土保持减沙效益计算几项基本原则的探讨

针对“七五”期间三个研究基金项目黄河流域水土保持减沙效益计算成果中出现的问题,提出了进行这项工作中应坚持的基本原则,必须以水文观测资料为基础;必须明确地、定量地反映７０、８０年代黄河泥水物总量与主要原因;必须正确对待水文法与水保法计算成果之间的关系,计算范围应包括上游水土流失地区,同时应将５０、６０年代的实测输沙量还在搂流域产沙量。     

动态流域模拟模型在黄河宁夏段流域水沙规律研究中的应用

在介绍动态流域模拟模型（ DWSM）的原理、结构、河网汇流顺序等的基础上,并对其算法和存储规则进行改进,以提高模型的计算效率,将该模型应用于黄河宁夏段流域的水沙规律研究中。结果表明DWSM模型在黄河宁夏段流域水沙模拟中具有较好的适用性。     

黄河流域发展质量综合评估研究

黄河流域是一个复杂的巨系统,其中要素众多,关系复杂,既相互联系又相互制约。人民治黄以来,流域保护治理成效显著,但仍存在一些突出问题。流域高质量发展要打破传统"头痛医头、脚痛医脚"的流域治理模式,亟需从综合治理、系统治理、源头治理的角度深入开展流域发展质量综合评估的研究。本研究基于系统科学和信息论等基础理论,提出流域发展质量综合评估理论,构建了流域发展指数(Basin Development Index,BDI)及宏观-中观-微观三层的评价体系,探索流域巨系统演变规律,为流域保护治理提供技术支撑和理论依据。研究发现,BDI总体演变规律为先降低后升高,呈现震荡式向好趋势;人均GDP、总冲淤量(黄河下游)、重要断面生态基流保证率、生境质量指数为影响黄河流域巨系统的关键因素。     

流域非闭合特性对岩溶地区水文过程模拟的影响

岩溶地区通常发育有大量岩溶裂隙、管道和洞穴,构成错综复杂的地下输水网络,形成了独特的流域水循环模式。地下岩溶构造的存在会造成地下分水岭与地表分水岭的不重合,流域趋于非闭合状态。为了弄清岩溶流域非闭合特性对水文过程模拟的影响,本文以桂林岩溶地区潮田河(漓江支流)流域为研究区域,采用三水源新安江模型模拟该地区多年降雨径流过程。通过比较几组给定流域面积的模拟结果,分析了流域计算面积选取对潮田河流域水文模拟结果精度的影响,并探讨了流域非闭合特性影响下该地区的水体流动模式。研究结果表明:模型率定时,当流域计算面积由340 km~2变化至460 km~2时,NSE先增大后减小,RE值持续增大,两者在380~390 km~2时可同时达到最优;结合不同时间尺度下径流模拟精度的分析结果,给出了合理的流域计算面积,比基于地表分水岭提取的流域面积约小8.9%~11.2%,故部分水量可能通过地下岩溶构造流向邻近流域。合理的流域计算面积对潮田河流域径流模拟精度提高显著,尤其是提升了枯季径流的模拟。     

建设"三条黄河"

为做到“堤防不决口,河道不断流,水质不超标,河床不抬高”,实现黄河长治久安,新时期的黄河治理开发和管理应着力建设“三条黄河”,即“原型黄河”,“数字黄河”和模型黄河”。“原型黄河”指现实中的黄河;“数字黄河”是“原型黄河”的虚拟对照体,“模型黄河”是按一定比例缩小的“原型黄河”。“三条黄河”的建设相互关联,互为作用,要建设“三条黄河”,必须搞好规划,引进技术,培养人才。     

考虑水土保持措施的分布式水文泥沙耦合模型研究

基于栅格型DEM数据,提取数字水系和空间拓扑信息,建立了由水文模块和泥沙模块两部分组成的黄土高原多沙粗沙区小流域分布式水沙耦合模型。以黄河无定河水系岔巴沟流域为例,应用所建立的模型对该流域1970~1989年11场洪水进行了流量沙量过程模拟。结果表明,该模型具有一定的计算精度,一定程度证实了所研发模型的结构、参数和计算方法的合理性。     

近52年和林格尔气温和降水量变化

针对高强度水资源开发利用条件下流域水循环研究存在的问题,从认知、试验、理论、方法四个层次探讨了适应水资源开发利用条件的流域水循环的研究方法,构建了一个以水资源配置模型与水循环模型耦合为核心,以流域供需水分析和流域生态、环境、经济综合评价为响应的多目标调控模型。利用该模型,对黄河流域水资源进行了合理配置计算。结果表明,现状条件下黄河流域缺水严重;而在未来情境下缺水将更加严重,大力节水能够较大程度缓解缺水状况。     

考虑水土保持措施的水文水力耦合模型研究

基于栅格型DEM数据,提取数字水系和空间拓扑信息,在考虑流域水保措施的情况下,建立了水文学水力学相耦合的适用于黄土干旱区小流域的分布式水文模型。以黄河无定河水系岔巴沟流域为例,应用分布式水文模型对该流域1970年~1989年11场洪水进行了流量过程模拟。结果表明：计算结果与实测值基本吻合,一定程度证实了所研制水文模型结构、参数和计算方法的合理性。     

变化环境下考虑物理机制的SD需水预测研究

随着气候变化与人类活动作用的加剧,流域水资源受变化环境的影响愈加显著。研究变化环境下的流域水资源系统变化特征及需水预测对支撑流域水资源管理与合理配置具有重要的指导意义。基于系统动力学原理,耦合了考虑物理机制的需水预测方法,建立水资源系统模型,以黄河流域为例,分析了多因子驱动及多要素胁迫作用下黄河流域水资源系统变化特征,采用MPI气候模式预估的未来气温、降水结果及未来流域5种不同的经济社会发展情形,预测了黄河流域2017—2030年的水资源供需演变趋势。结果表明:①黄河流域的生活需水量随着流域人口及人均用水需求的增加不断增长。随着产业结构调整,工业需水量呈现缓慢减少态势,生态及三产需水量逐年增加,农业灌溉需水量呈下降趋势;②在加强流域水资源管理力度、增加节水技术投资的前提下,保障流域经济、社会协调发展,注重发展经济的同时兼顾流域生态环境保护,满足黄河流域下一阶段的经济社会可持续发展的要求;③为保障黄河流域水资源可持续发展,实现黄河流域生态保护和高质量发展,需要调整流域水资源管理策略,提高节水程度,促进流域产业结构优化。