三层耦合流域水文模型（I）模型结构和数学方程

提出和建立了一个新的三层耦合流域水文模型,简称为耦合模型,它以土壤层的含水量作为描述流域系统在降雨、径流转换过程中物理特征的状态变量,用三个耦合的线性常微分方程来描述整个流域系统将降雨转化为径流的反应机制。该模型具有概念清楚,结构简单,假设合理,模拟精度较高等优点。     

三层耦合流域水文模型──(Ⅱ)应用比较与评价

选用世界上不同地区的１２个流域的降雨径流资料,率定和检验耦合模型,并与著名的新安江模型和ＳＭＡＲ模型进行比较．应用结果表明,耦合模型具有概念清楚,结构简单,假设合理,模拟精度较高等优点．     

三层耦合流域水文模型（II）应用比较与评价

选用世界上不同地区的１２个流域的降雨径流资料，率定和检验耦合模型，并与著名的新安江模型和ＳＭＡＲ模型进行比较。应用结果表明，耦合模型具有概念清楚，结构简单，假设合理，模拟精度较高等优点。     

基于DEM的分布式流域水文物理模型

在全面综述分析国内外文献的基础上,提出和建立了一个基于DEM的分布式流域水文物理模型,并用来模拟小流域的降雨径流时[空变化过程,得到了较好的模拟结果,论文分为模型结构和应用检验两部分,本文论述模型结构和数值解法,详细分析植物截留,蒸散发,融雪,下渗,地表地下径流方向和洪水演进等水文物理过程。     

基于DEM的分布式流域水文物理模型

在全面综述分析国内外文献的基础上 ,提出和建立了一个基于DEM的分布式流域水文物理模型 ,并用来模拟小流域的降雨径流时空变化过程 ,得到了较好的模拟结果 .论文分为模型结构和应用检验两部分 .本文论述模型结构和数值解法 ,详细分析植物截留 ,蒸散发 ,融雪 ,下渗 ,地表地下径流方向和洪水演进等水文物理过程     

分布式流域水文物理模型的应用和检验

应用BBMW流域资料来检验分布式流域水文物理模型 ,分析探讨径流形成原理及地表径流的空间分布规律 ,并与新安江模型的模拟结果进行比较 .5场洪水过程模拟的模型效率系数为 85 .2 % ,水量守恒指数为 0 .98,模拟效果较好 ,略高于新安江三水源模型     

寒区流域水文模型及其应用研究

从影响寒区水文物理特性各要素入手,分析研究寒区特有的一些水文现象物理成因,在水文物理及冰雪冻土水文的有关理论基础上,参考非寒区流域模型的结构,建立具有物理基础的寒区概念性流域水文模型。利用黑龙江省牡丹江流域3个水文站的多年径流系列资料,对寒区产汇流的各个主要环节进行了模拟计算,得到了令人满意的计算结果,并为进一步研究寒区不同特性的区域流域水文模型奠定了基础。     

基于改进积分型Richards方程的区域地下水饱和-非饱和水流耦合模型

非饱和带水力参数强烈的非线性使得其数值模拟要求有较小的时间步长和空间网格,且模拟效率会受到边界条件的强烈影响,因此采用传统方法模拟区域饱和-非饱和地下水运动的成本非常高.针对该问题,将基于改进积分型Richards方程的1维非饱和水流模型同3维地下水模型相结合,建立耦合模型.非饱和带以含水量为变量,通过分离压力和水力参数变化对含水量空间变化的影响,提出了改进的积分型Richards方程模型,将该模型扩展于非均质土壤;应用控制体积有限元法建立3维地下水模型;通过2个模型的共有节点建立耦合.运用该耦合模型模拟了不同条件下的地下水流运动,并与软件Hydrus的计算结果进行了对比,两者间具有很好的一致性.本模型充分利用了积分型Richards方程的优势,可以更高效地模拟包含大气边界的区域地下水运动问题.     

概念性流域水文模型的比较

对5个著名的概念性模型,从模型结构的水源划分、产流机制、汇流计算及产流空间分布不均匀性的考虑等方面进行了比较分析,选择4个湿润或半湿润地区流域为研究对象,对各模型进行了应用检验.研究表明:各模型径流成分基本一致,但划分技巧不尽相同;各模型均包含蓄满机制,个别还考虑了超渗机理;汇流计算基本采用传统的方法,如单位线法、马斯京根法、线性水库法;只有TOPMODEL和新安江模型考虑了产流空间差异性问题.应用结果表明:产流机制对各模型的模拟结果影响较大,蓄满模型在湿润地区效果更好,而在半湿润地区,同时考虑了超渗机理的模型比其他模型适用.     

SCS模型在流域尺度水文模拟中的应用

流域的产汇流是很复杂的水文过程,也是水文水资源领域的主要研究对象,采用SCS模型对我国湖北省漳河灌区新埠河-桥河流域的水文过程进行模拟研究,并根据该流域实际水文情况和下垫面条件,对模型进行改进.通过对SCS产汇流模型参数和结构进行调整,可以大大提高模型效率.将改进后的模型应用于该流域水文模拟,模型应用结果表明:率定期产流合格率可以达到75%,汇流合格率达到87.5%;检验期产流合格率达到80%,汇流合格率能够达到75%,大大改善了模型模拟效果.     

平板卧式超滤膜元件的微分方程模型

在平板卧式超滤膜元件结构模型的基础上,建立了膜元件运行的微分方程数学模型．由膜元件运行参数限定了微分方程的边界条件,推导出微分方程组具有唯一解．膜元件运行微分方程模型的建立,为分析膜元件系统的运行提供了数学理论基础．     

基于有限体积法的地表径流与土壤水流耦合分析

为了考虑强降雨条件下地表径流对土体入渗的影响,将地表径流模型同土壤水流模型进行耦合分析. 采用Navier-Stokes方程模拟地表径流,采用Richards方程模拟土壤水流,2种方程均采用有限体积法求解. 在相同计算条件下,将耦合模型数值模拟结果与SEEP/W计算结果进行对比,以验证耦合模型的正确性,根据耦合模型计算边坡在强降雨条件下的入渗情况. 研究发现,在地表径流条件下,边坡坡顶和坡底水头相差较大,坡顶和坡底入渗深度存在明显差异,说明地表径流对土体的入渗有着较大的提高. 研究表明,随着地表径流的增强,土坡入渗强度提高.     

概念性水文模型参数多目标率定及参数组合预报

针对概念性水文模型参数优化率定问题,考虑流域水文系统不同产汇流特性,提出一种多目标文化自适应仿电磁学算法（multi-objective cultural self-adaptive electromagnetism-like mechanism, MOCSEM）,并基于MOCSEM的优化结果,提出了一种简便的自识别参数组合预报方法。该算法采用仿电磁学算法实现可行解集的进化,并置于文化进化的框架中,根据水文模型参数优化率定问题的特点构建了信息空间,并引入了基于个体聚集密度的信息空间更新方法,保证了非劣方案的多样性;同时,加入一种自适应的扰动因子对算法的局部随机搜索操作进行修正,改善了算法的全局寻优能力。在此基础上,将MOCSEM算法应用于概念性水文模型——新安江模型的参数多目标优化率定,与MOSCDE算法进行对比分析,应用本文提出的自识别参数组合预报方法,尝试找到一种能权衡流域水文系统不同水文特性的自识别参数组合方式,可以为水文预报人员提供更为精确的流域径流预报方法。     

嵌套模型在航道整治工程中的应用

采用2-D浅水方程建立了嵌套模型。以乌江郭母子滩航道整治工程为例,模型研究了整治河段的水动力学特点以及对上、下游水流条件的影响。结果表明:该方法解决了整治河段近区难以直接获取边界条件的困难,能获得足够的计算精度,还能为工程提供全面的水动力信息,是预测和评估工程的有力工具。     

反应精馏塔板差分方程及其数学模型

通过对反应精馏的研究,提出了反应精馏塔板差分方程,结合自由度分析,建立了反应精馏段和提馏段的塔板差分方程的数学模型,得到了一种求解反应精馏的新方法。     

基于DEM的黄河多沙粗沙区分布式水沙耦合模型研究

基于栅格型DEM数据,提取数字水系和空间拓扑信息,构建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年～1989年11场洪水进行流量沙量过程模拟.其中10场洪水模拟的确定性系数在0.7以上,11场洪水的含沙量模拟相对误差都在15%以下.结果表明,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.     

一种水文序列变异诊断耦合模型及其应用

气候变化和人类活动的双重作用使得流域水文过程发生显著变化,水文序列变异诊断研究对防洪减灾、生态环境保护具有重要的科学意义和应用价值.传统水文变异诊断方法存在多点检测能力不足、主观性较强、精度较低等问题,本文建立了一种基于启发式分割算法和近似熵的水文变异诊断耦合模型,主要建模步骤如下:首先,用近似熵刻画水文序列各点的动力...