广州天河智慧城SWMM参数敏感性分析

为研究城市雨水模拟中参数对SWMM模拟结果的影响,构建了广州天河智慧城SWMM水文模型,开展降雨径流水量水质同步监测,对模型参数进行率定与验证,并使用Morris方法分析水文水力参数和水质参数的敏感性。结果表明:水文水力参数中最大下渗速率对总径流量敏感性最高,地表曼宁系数对峰值流量敏感性最高,下渗参数为影响水文水力模拟结果的主要参数;水质参数中冲刷指数对污染物模拟结果敏感性最高,前期干旱天数对污染物模拟结果敏感性比总径流量模拟的敏感性高。     

基于Source平台的祖厉河流域降雨径流模拟

选用基于Source平台的SIMHYD模型进行祖厉河流域的降雨径流模拟。采用1956—1985年靖远站实测径流数据进行参数率定,并采用1986—2000年的数据进行模型验证。结果表明,多年平均径流量及最大、最小日平均径流量计算值分别与实测值相差-8.6%、0.2%、-20.1%,相关系数为0.98,Nash效率系数为0.96。SIMHYD模型总体模拟结果较好,可以满足模型精度要求。采用更为准确的降雨、蒸发和用水资料,进一步率定优化参数,可以提高模拟结果。     

基于SWMM的中尺度雨水系统构建下的水质水量模拟

以构建适用于中尺度雨水系统为目标,以江西省南昌市某廉租房区(面积为2 hm2左右)为研究区域,根据实地监测和踏勘资料,在原有雨水系统的基础上,分别构建简易式和断接式中尺度雨水系统的SWMM模型,分析地面径流情况,并以TSS、TP、TN、CODcr四种污染物,模拟污染物随径流扩散的过程。结果表明:较于3年重现期下的传统开发,简易式能达到5年重现期不积水,并且随重现期的增大,地表径流的削减率越来越小;断接式不仅能保证10年不积水,径流削减的变化趋势与简易式一致,并且削减情况优于简易式,能更长时间的延缓径流峰值的出现。污染物浓度随重现期增大,前期逐渐增大,中期出现峰值,后期逐渐减小,冲刷效果也逐渐明显,且两者的污染物削减效果相较于传统开发,均能达50%以上;但是在高重现期下,无论是水质还是水文的模拟表明,由于土壤达到饱和,两者作用效果不相上下。总得来说,采用断接式能更好地控制径流量和径流污染物。     

大型水库流域SWAT模型构建和径流模拟

本文介绍了基于大型水库流域地质条件、土壤种类等要素建立水库流域土壤数据库，结合流域DEM图，土壤使用地图，土壤类型图及其气象数据构建流域SWAT模型，并利用实测径流资料进行参数率定的过程。径流模拟结果分析表明，构建的SWAT水文模型能较好模拟研究区地表径流过程，为水库流域进一步开展变化条件下水文响应及水质模拟等研究奠定了基础，为流域今后经济和社会的可持续发展和水资源的合理开发利用提供了科学依据。     

基于SWAT模型的北江飞来峡流域径流模拟

为满足北江飞来峡流域非点源污染负荷核算需要,利用SWAT模型对研究区1969-2011年日径流过程进行模拟。基于飞来峡流域水文、气象、地形、土地利用和土壤类型等资料构建SWAT径流模型,并运用SWAT-CUP中的SUFI-2方法对模型中的14个径流参数进行敏感性分析及参数率定,再进行径流模拟效果定量评价。结果表明:对径流过程有显著影响的参数主要为SCS径流曲线系数、主河道曼宁系数、地下水滞后系数以及地表径流滞后时间等;日径流率定期和验证期的效率系数均为0.83,相对误差分别为1.40%和0.58%,且大部分模拟数据落在不确定性区间内,模拟结果的不确定性较小,表明所构建的SWAT径流模型具有较高的精度,在北江飞来峡流域适用性良好。     

SC S模型在无资料地区产流计算中的应用

基于ArcG IS软件,依据土地利用、土壤类型等遥感数据确定SCS模型参数,根据流域降水资料对东西汊湖集水域不同时段的径流量进行了模拟,并采用径流系数法对SCS产流模型的模拟精度进行了验证。结果表明:SCS模型计算结果是可靠的。     

未来气候情景下和田河流域日径流过程模拟

选取具有物理基础的分布式水文模型MIKE SHE来模拟典型西北干旱区山区和田河流域的水文过程。并采用TRMM遥感数据实现分布式降水的输入。在此基础上利用多模式集合平均法对CMIP5中RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0以及RCP8.5四种排放情景下地表径流的变化情况进行了评估。结果表明:MIKE SHE分布式水文模型能在站点稀少、自然环境恶劣的和田河流域进行水文过程模拟,率定以及验证期的结果均在可接受范围之内。在不同气候情景下的模拟结果表明,和田流域降水、温度以及地表径流在未来不同排放情景下的变化均表现出较好的一致性。春、秋、冬三季降水均增加,夏季降水减少;四季温度均升高且夏季增温最大。和田流域地表总径流量增加,而7-8月径流量减少。融雪期进一步提前,且春季融雪量显著增加。     

基于BP神经网络的MIKE SHE模型参数率定

为了更精细地对水文全过程进行描述和解析,更准确地构建分布式水文模型,以丹麦Karup流域为例,对MIKE SHE模型的饱和导水率、饱和带水平水力传导系数、河床透水系数进行了参数率定,模拟流域的日径流过程。结果表明:基于BP神经网络反分析的参数率定方法比MIKE SHE模型参数自动率定计算得到的均方根误差RMSE小,模型效率系数Ens更接近1;采用BP神经网络反演率定参数后,3组测试样本的日径流模拟过程的RMSE分别为0.04,0.03,0.08 m³/s,Ens均为0.99,且模拟结果能较好地反映径流的实际变化趋势。因此,这种基于BP神经网络反分析的参数率定方法对构建分布式水文模型具有一定的价值。     

基于SWAT模型的干旱绿洲灌区径流模拟研究

为研究干旱绿洲灌区的径流变化规律,采用1955—2017年的中国大气同化数据集(CMADS)、传统水文气象站数据、土地利用数据、土壤数据、数字高程数据,构建了基于SWAT的焉耆盆地分布式水文模型。并应用SUFI-2(Sequential Uncertainty Fitting)算法分析参数的敏感性,使用SWAT-CUP(SWAT Calibration Uncertainty Procedures)软件对影响径流模拟结果的几个重要参数进率定,利用1991—2017年的实测径流量进行模型验证。结果表明:新疆焉耆盆地长时间尺度下径流的模拟值与实测值吻合良好,模型率定期和验证期的纳什系数NES均在0.82以上,皮尔逊相关系数R~2分别为0.86和0.90,相对误差■小于10,由此表明该SWAT模型在焉耆盆地的适应性良好。基于此,模拟了RCP4.5和RCP8.5情景下焉耆盆地从现状年到2100年的径流变化,结果表明开都河流域的降水量变化对焉耆盆地的径流量影响显著,即在降水量增加20%,温度升高2℃时,径流量较现状年增加了26.53%。     

干旱内陆区玉米田水热通量多层模型研究

准确模拟农田水热通量对于干旱内陆区高效利用有限水资源具有重要意义。本文基于物质和能量交换多层模型(ACASA),增加C4作物光合、气孔导度对水分胁迫响应、玉米形态变化和根系非均匀吸水模块,修改土壤蒸发阻力和土壤水分运动参数计算模块,构建玉米田水热通量多层模型ACASA-M。根据实测值对模型关键过程进行参数率定,应用涡度相关系统实测水热通量进行模型验证。结果表明,ACASA-M能较好地模拟玉米田水热通量和土壤蒸发动态,也能模拟冠层内水热通量的时空分布;最大光合能力和叶面积指数非线性交互影响潜热通量;CO2浓度升高会减小潜热通量和冠层导度,增大感热通量。总之,该多层模型既可用于水热通量的模拟和预报,也可作为评价变化环境对农田耗水影响的有力工具。     

基于不同输入层的BP人工神经网络径流模拟研究

为定量研究BP人工神经网络不同输入层对径流模拟的影响,以滨江流域8个雨量监测站长系列逐日降水径流资料为基础,对比分析原始降水、算术平均降水、复合前期径流降水、流域面积加权降水和复合径流面积加权降水作为输入层时,BP人工神经网络月径流量模拟的结果差异。研究表明：采用流域面积加权降水模拟的径流量,具有最优相关系数和确定性系数,以原始降水作为输入层所得结果相对误差最小,由算术平均降水模拟出的结果分布最集中,网络模拟效果稳定。复合输入层的模拟精度相对较高,但输入层并非越复杂越好,基于面积加权降水得出的模拟径流量综合评价最高。     

北江飞来峡库区典型流域非点源污染特征分析及模拟

为分析飞来峡库区典型流域非点源污染状况,开展社岗流域场次降雨径流水量水质监测试验,采用平均浓度法估算非点源污染负荷量,分析各场次降雨径流污染物特征并计算非点源污染贡献率,应用SWAT模型进行径流及非点源污染模拟。结果表明,径流量对SS、BOD_5等浓度和负荷量均有较强的主导作用,TN、NH_3-N等初期冲刷效应较为明显,污染物负荷量与径流量的相关性好于污染物浓度与径流量的相关性,各污染物的非点源污染贡献率均达到80%以上。SWAT模型径流模拟的率定期和验证期效率系数分别为0.85和0.73,表明所构建的SWAT模型精度良好。在污染物率定期,雨强较大的典型日污染物模拟效果最佳,污染物相对误差基本在10%以内,而在雨强较小时,TN、TP等均出现较大程度的低估现象;在污染物验证期,由于该时期正处于春耕施肥期,TN、TP模拟结果相对误差较大,且均为低估。总体而言,SWAT模型模拟精度良好,基本能反映该流域非点源污染状况,可为飞来峡库区流域的非点源污染模拟与控制提供参考。     

甬江流域入海径流量研究

针对甬江流域的降雨径流特性和水资源变化特点,利用水力学非恒定流计算模型,根据1998-2000年的实测水文资料率定模型的各项参数,然后根据模型,模拟计算甬江流域1983-2003年各年的入海径流量。根据流域内降水、引水和水土保持措施等资料,对降水和人类活动对入海径流量的影响做了初步分析。     

考虑前期影响雨量的张家坟流域径流模拟与水资源量核算

考虑前期影响雨量的径流模拟可量化水资源形成过程,核算降雨水资源量,提升水资源精细化管控水平。以张家坟流域为例,构建新安江单区间和三区间径流模拟模型,并基于前期影响雨量进行频率分析,分析2021年“7·12”场次降水前期影响雨量值,调整模型参数模拟径流过程,实现水资源量核算目的。通过P-Ⅲ生成张家坟流域前期影响雨量值的频率曲线,建立土壤含水与前期影响雨量关系,分析不同前期影响雨量下径流影响,发现前期影响雨量与径流存在正相关关系。建立张家坟流域新安江单区间和三区间径流模型,根据前期影响雨量值调整模型K值和WM进行径流模拟,通过模拟结果进行张家坟降雨量、蒸发量、场次径流总量、河道汇入组成径流量及土壤入渗量核算。本研究提出基于前期影响雨量调整新安江模型参数模拟径流方法,实现对水资源量的分类、分区及分场次核算,为智慧水务下水资源精细化管控提供技术支持。     

灰色微分动态自记忆模型在径流模拟及预测中的应用

在灰色微分动态模型的基础之上,采用季节/年际性指数对原始降水和实测径流进行预处理,并引入自记忆函数,构建灰色微分动态自记忆模型,将其应用于滦河流域径流过程的模拟和预测。结果表明：（1）采用预处理前的降水径流数据所构建的DHGM（2,2）模型和DHGM（2,2）自记忆模型在年尺度和月尺度上的径流模拟效果较差,难以反映径流的变化过程,对输入数据进行预处理后,构建的DHGM（2,2）自记忆模型模拟精度得到了很大的提高,三道河子站和滦县站年径流和月径流模拟序列的Nash-Sutcliffe系数和相关系数均达到了0.6以上;（2）模型在年尺度和月尺度的径流预测中具有一定的适用性,且结构简单、计算方便,但需要进一步考虑蒸发、土地利用和人类活动等因素,使模型更为完善。     

统计降尺度方法及其评价指标比较研究

针对目前气候变化对水资源影响研究中关注的问题,以汉江白河上游为研究对象,比较研究统计降尺度方法及其评价指标。以美国环境预报中心/美国国家大气研究中心全球再分析资料、CGCM3和HadCM3的A2情景为大尺度气候背景资料,应用SSVM和SDSM统计降尺度方法对大尺度气候因子进行尺度降解,得到降水情景序列后作为水文模型的输入,通过模拟径流比较分析统计降尺度方法的优劣。研究结果表明,由不同统计降尺度方法得到的降水作为水文模型输入,模拟径流的结果相差很大;对广泛应用于统计降尺度方法的降水模拟评价指标和径流模拟结果进行比较,发现所采用的降水评价指标侧重于考虑降水的统计分布特征,不能完整地描述降水过程特性。分析认为,径流模拟结果应该作为气候变化对径流影响研究中统计降尺度方法评价的重要参考。     

基于分布式水文模型SWAT的流域径流模拟

SWAT模型是一个集遥感、地理信息系统和数字高程模型技术的基于水文过程的物理性的分布式水文模型。为了进一步研究流域尺度内水文过程的时空变化规律,该文选取太湖流域,运用SWAT模型中的自带水文模块SCS模型对该流域2003年的月径流量进行模拟,采用Nash-Suttcliffe效率系数(NS)法评价模型的模拟精度,在此基础上模拟计算2003年和2004年的月径流量,并以模拟结果作为模型的输入,得出流域径流的空间分布,为流域的水资源管理提供依据。     

栅格新安江-地表地下双人工调蓄分布式水文模型

为了提高地表地下双重人类活动干扰下的流域洪水模拟精度,基于调蓄水库概念提出了考虑地表水利工程和地下水超采影响下的网格化降雨径流模拟方法,通过在栅格新安江模型基础上引入地表地下双调蓄模块,构建了栅格新安江-地表地下双人工调蓄分布式水文(GXAJ-DAR)模型,将该模型同半分布式新安江-海河模型在海河的典型流域清水河流域进行了验证比较。结果表明：GXAJ-DAR模型在清水河流域的模拟精度高于新安江-海河模型;基于栅格的双调蓄结构能根据水利工程控制区域和地下水埋深的实际空间分布对地面和地下径流人工调蓄过程进行准确模拟;GXAJ-DAR模型对自由水蓄水库蓄水容量参数的取值较新安江-海河模型更加合理,能有效提高清水河流域的洪水模拟精度。     

基于SWAT模型的岷江上游水文模拟及径流响应研究

选取岷江上游为研究区域,利用紫坪铺水文站1966—2009年的实测气象、水文数据,基于SWAT分布式水文模型分别对研究区年、月径流量进行模拟,并定量分析气候变化和人类活动对径流量的影响。结果表明：SWAT模型适用于研究区的年、月尺度的径流量模拟,且率定序列长更有利于率定的准确性;通过M-K检验,确定研究区径流突变年为1990年,气候变化和土地利用变化对径流量变化的贡献分别占84.69%、15.31%,气候变化影响占主导地位;各类土地利用类型调节径流的效果为：林地>高覆盖度草地>低覆盖度草地>耕地;研究区内气温每变化10%,径流量变化0.01%～3.49%,而降雨量每变化10%,径流量变化16.19%～20.42%。     

阿伦河流域耦合融雪分布式水文模型的构建

以具有黑龙江省西部半干旱区典型气象和水文特征的阿伦河流域为例,基于研究区下垫面条件的调查,对土壤垂直剖面进行了模型化,并利用GIS构建了研究区DEM及河网,以运动波理论的基础方程构建了降雨—径流计算模块,以能量平衡法建立了融雪计算模块,构建了耦合融雪的分布式水文模型。通过对2012年和2013年融雪及降雨—径流过程计算结果的分析,分别推求了由融雪产生的径流量、雨季各月以及年径流量和径流系数。结果表明:模型计算精度在基准误差允许范围之内;2012年和2013年3月1日—4月15日的融雪径流量分别占当年径流总量的1.44%、0.86%。