地表水资源评价资料系列修正方法探讨

全国水资源综合规划进行区域地表水资源量评价时要求对1956~2000年实测年径流系列进行还原,并对还原后的天然年径流系列进行一致性分析,其主要目的是处理由于工农业生产、基础设施建设和生态环境建设等人类活动导致流域下垫面条件变化从而对径流产生的影响。通过修正得到具有一致性且能反映近期下垫面条件的天然年径流系列,使计算成果能反映近期下垫面条件下的地表水资源量。     

天然年径流量系列一致性修正方法的改进

天然年径流系列一致性修正是水资源评价计算中的重要部分。在原有方法的基础上对现状条件的确定、降水径流关系线高水部分线型的趋势、降水径流关系线的精度等方面进行了改进。通过对天然年径流系列一致性修正方法的改进,提高了年降水径流关系线的准确性与合理性,使天然年径流量的修正成果更趋合理、可靠。     

天然年径流量系列一致性修正方法的改进

天然年径流系列一致性修正是水资源评价计算中的重要部分，在原有方法的基础上对现状条件的确定，降水径流关系线高水部分线型的趋势，降水径流关系线的精度等方面进行了改进，通过对天然年径流系列一致性修正方法的改进，提高了年降水径流关系线的准确性与合理性，使天然年径流量的修正成果更趋合理，可靠。     

天然年径流量系列一致性修正方法的改进

天然年径流系列一致性修正是水资源评价计算中的重要部分。本文在原有方法的基础上对现状条件的确定、降水径流关系线高水部分线型的趋势、降水径流关系线的精度等方面进行了改进。通过对天然年径流系列一致性修正方法的改进，提高了年降水径流关系线的准确性与合理性，使天然年径流量的修正成果更趋合理、可靠。     

水文站径流系列一致性处理技术探讨

针对第三次山东省水资源调查评价水文站径流系列一致性处理工作中存在的具体问题,提出了采用年降水径流关系、年降水径流双累积相关图和平均年降水量与平均年径流系数对比检查三种方法,对径流系列一致性作出判别。同时,结合山东省实际和水资源管理工作需求,提出尽快制定水资源开发利用数据整编规范,并对水资源开发利用数据进行整编。     

天然径流量还原与修正方法

受人类活动的影响,水文站实测资料已不能反映天然下垫面条件下的产汇流状况,各水文代表站的实测径流均需进行还原计算。文章以颍河黄桥站以上流域为例,对天然年径流量系列还原与修正方法进行研究与探讨,分析流域天然年径流量和水资源演变趋势,为流域水资源开发利用与管理活动提供基本数据。     

东辽河水资源评价的一致性分析

本文以东辽河水资源评价中1956￣2000年径流系列为例,对十屋水文站上游天然径流的形成机制变化的成因进行分析。经过降雨径流关系、年径流系数变化过程及降雨径流双累积曲线特性的分析,阐明了1980年后实测年径流量减少主要为其上游修建水库所致,并对1956￣1979年资料进行一致性修正,其成果可以真实反映近期下垫面条件下的地表水资源量。     

水资源量评价方法浅析

一、水资源评价方法存在的问题 （一）年径流量计算 1、单站径流还原法 （1）基本方法 北方干旱、半干旱地区年径流量计算普遍采用单站逐项还原法。该方法是以水文站实测资料为基础，并采用逐项水量调查法，充分收集流域内受人类活动影响的有关水量资料，通过分项还原计算，以求得某一特定下垫面条件下的天然河川径流量。     

天然径流还原计算方法初步探讨

天然河川径流是由当地降水自然形成的。由于受人类社会活动因素干扰，使得许多水文站断面实测径流量与断面天然径流量存在较大差别。水资源现状是水资源综合利用规划的基础，逐项还原法就是将断面以上未实测到的水量逐项计算，加上断面实测径流，还原为断面天然径流量，作为水资源评价的依据。     

基于SWAT模型的滦河流域径流模拟

应用SWAT模型对滦河流域进行了天然径流模拟,以承德、三道河子和滦县3个水文站的还原径流量对模型进行了参数率定与模型验证,基于模型模拟结果分析了下垫面变化对径流的影响。结果表明:滦县水文站率定期与验证期月径流模拟值与实测值的相关系数、确定性效率系数均在0.90以上,相对误差控制在5.00%左右,表明模型具有较高的模拟精度;与1985年相比,2000年土地利用的变化主要是林地面积减少与耕地、草地面积增加,导致径流量增加了2.91%,而年内降水量的增加则强化了下垫面变化对径流的影响程度。     

河北4座水库降雨径流一致性分析

降雨径流关系是否发生变化,即不同时期降雨径流关系有无显著差异是水文演算中迫切需要解决的问题.以河北省海河流域四座水库的降雨径流系列为基础,通过降雨径流双累积曲线的特性分析、年径流系数的变化过程分析、秩和检验、回归方程的差异分析等,对四座水库的1980-2008年入库径流水文系列一致性进行研究.结果表明:AGZ水库、GN水库、HBZ水库1980-2008年的入库径流资料具有一致性,虽年径流深、年径流系数有差异,但降雨径流关系并无显著差异.而WK水库1980-2008年的入库径流资料则不具有一致性,降雨径流机制发生变化,分析了下垫面变化的影响,并对其天然径流资料进行修正.     

基于SWAT分布式流域水文模型的下垫面变化和水利工程对径流影响分析

近年来随着人类活动的加剧,兴建了许多中、小型水利和水土保持工程,迅速改变着流域的自然面貌,因而改变了径流的原有规律。选取1960以前水利工程较少的时期作为人类活动不明显期来率定SWAT模型参数,对于1990以后人类活动稳定期的径流分别设置3个情景:应用原SWAT模型、应用只考虑下垫面变化的SWAT模型和应用考虑下垫面变化和水利工程影响的SWAT模型分别进行模拟。对于五道沟以上流域和流域内东丰、磐石、样子哨3个子流域模拟结果显示:考虑下垫面变化和水利工程影响后的径流模拟相关系数R2和纳什效率系数NSE分别从0.82、0.56提高到0.91、0.79,分别提高了11.0%和41.1%。其中模拟精度的提高量中91.3%是由于考虑水利工程作用所引起的,剩余部分是由考虑下垫面变化引起的。相比下垫面变化,水利工程运行对该流域径流变化占据主导作用。     

黄河流域天然径流量评价探讨

针对现有径流系列一致性处理方法不够具体的问题,提出了一种黄河流域天然径流量还原、还现算法。根据黄河流域入海口利津站的实测径流、利津断面以上流域地表水消耗量、地下水开采引起的地表径流减少量、人工水库和淤地坝水面蒸发增加量、水库蓄变量等数据,对利津站的天然地表径流量进行还原分析,并以2001—2016年下垫面作为参照下垫面估算下垫面还现后的天然径流量。结果表明:1956—2016年长系列的黄河利津站地表水天然径流量为577.72亿m³,下垫面还现后的天然径流量为551.72亿m³,还现天然径流量比流域机构给出的第三次水资源评价结果多61.72亿m³。     

基于分布式水文模型的水资源评价新方法

为解决变化环境条件下水资源评价中的"还原失真"和"还原失效"问题,本文提出基于物理参数的分布式水文模型用于变化环境下水资源评价方法的原理和假定,以及基于此原理利用上游测站流量进行模型参数率定和中游测站进行验证(简称UCMV,Up-reach for Calibration and Mid-reach for Validation)的水资源评价新方法。以永定河山区流域为实例,进行了不同时期下垫面的水资源评价。结果表明,流域1990年和2000年下垫面条件下多年平均地表水资源量分别为10.799和9.892亿m3,后者相对于前者产流能力降低了8.0%,清楚地表现出下垫面变化对流域产流能力的影响,也进一步证实了"还原失效"现象的存在以及基于物理分布式水文模型进行变化环境下的水资源评价的有效性。     

考虑降雨的下垫面变化对径流的影响分析

以下垫面覆被条件变化来表征的人类活动是水文循环研究中的核心问题,对流域发电、水资源管理以及社会经济可持续发展起到至关重要的影响。本文采用趋势分析法分析右江水电站控制流域内的年降雨量以及年径流量的变化特征及趋势,在利用Arc GIS分析流域下垫面变化的基础上,分别采用多元统计模型和考虑降雨的多元统计模型对径流系数进行模拟。结果表明年降雨量与年径流量的总体变化趋势是一致的,对年径流影响最大的要素是年降雨量,将降雨作为自变量放入回归模型后,模型拟合效果明显提高。     

基于分布式水文模型SWAT 的缺资料地区水资源评价方法

气候变化和人类活动对流域水资源演变的影响程度不断加剧,对传统水资源评价技术方法提出了挑战。针对变化环境下缺资料地区传统水资源评价方法水量"还原"失真、水质水量评价分离、地下水和地表水评价分离等问题,本文采用了基于分布式水文模型SWAT的水资源评价方法,探讨了其评价原理、关键步骤和在缺资料地区的适用性等,并以西北内陆河玛纳斯河流域山区为例,比较了传统水资源评价方法和本文所用方法评价结果的差异。结果表明,本文所用方法在流域水资源评价精度、评价对象和水文要素的完整性、评价时段的灵活性上具有显著的优越性,证明利用具有物理机制的分布式水文模型有望实现水资源的动态、高效和快速评价,其评价原理可为水资源评价方法的改进提供一种新思路和技术支撑。     

基于物理参数水文模型的水资源评价UCMV方法

“还原失真”和“还原失效”是变化条件下水资源评价中的棘手问题之一。本文提出基于物理参数的分布式水文模型用于变化环境下水资源评价的原理和假定，以及基于此的UCMV(Up-reach for Calibration and Mid-reach for Validation) Process水资源评价方法。以永定河山区流域为实例，进行了不同时期下垫面的水资源评价。结果表明，流域1990年代和2000年代下垫面条件下多年平均地表水资源量分别为10.799亿m3和9.892亿m3，后者相对于前者产流能力降低了8.0%，清楚地表现出下垫面变化对流域产流能力的影响，也进一步证实了“还原失效”现象的存在以及基于物理分布式水文模型进行变化环境下的水资源评价的有效性。     

An automatic parameter calibration method for the SWAT model in runoff simulation

Runoff simulation is highly significant for hydrological monitoring, flood peak simulation, water resource management, and basin protection. Runoff simulation by distributed hydrological models, such as the soil and water assessment tool (SWAT) model which is the most widely used, is becoming a hotspot for hydrological forecasting research. However, parameter calibration is inefficient and inaccurate for the SWAT model. An automatic parameter calibration (APC) method of the SWAT model was developed by hybrid of the genetic algorithm (GA) and particle swarm optimization (PSO). Multi‐station and multi‐period runoff simulation and accuracy analysis were conducted in the basin of the Zhangjiang River on the basis of this hybrid algorithm. For example, in the Yaoxiaba Station, the calibration results produced an R² of 0.87 and Nash Sutcliffe efficiency (NSE) index of 0.85, while verification results revealed an R² of 0.83 and NSE of 0.83. Results of this study show that the proposed method can effectively improve the efficiency and simulation accuracy of the model parameters. It can be concluded that the feasibility and applicability of GA‐PSO as an APC method for the SWAT model were confirmed via case studies. The proposed method can provide theoretical guidance for many hydrological research fields, such as hydrological simulation, flood prevention, and forecasting.     

西大洋水库降雨径流系列可靠性与一致性分析

以河北省西大洋水库的降雨径流系列为基础,通过降雨径流相关图的绘制对水文序列资料进行可靠性分析,利用降雨径流双累积曲线和年径流系数的变化过程线确定水文分界点,对西大洋水库的1980~2008年入库径流水文系列一致性进行研究。结果表明,西大洋水库1980~2008年的入库径流资料不具有可靠性和一致性,1996年前后降雨径流机制发生了变化,并对其天然径流资料进行了修正。     

人类活动影响下的北江流域径流变化特征及其变异性分析

由于受环境变化特别是人类活动的影响,水文水资源系统出现了新的特征。认识水文特征变异规律,对维持人类社会的永续发展具有重要意义。本文以北江流域主要控制性水文站石角站53年（1956-2008）径流序列为基础,运用趋势分析、跳跃分析、相关分析等方法,研究了北江流域径流变化的基本特征和变异规律。结果表明：径流年内分配不均,年际变化大,年径流量序列呈不显著上升趋势,1973年发生了一次径流增量跃变。从对降雨、蒸发、径流系数的分析看,径流在1973年发生了变异,利用降雨-径流关系,分析了人类活动对径流演变的作用,发现城市化发展和水土流失加剧等导致了北江流域径流发生变异。可见,在人类活动的影响下,北江流域径流发生了变异。