新安江流域降雨量空间插值方法和参数筛选

选取新安江流域48个雨量站点2000-2010年的降雨量数据以及地理地形资料,利用反距离权重(IDW)、径向基函数(RBF)、普通克里金(OK)和残差克里金(RK)方法进行插值,根据交叉验证结果筛选最佳的方法和参数.结果表明:年尺度上,考虑高程、纬度等地形因子影响的RK方法插值精度最高,然后是IDW,OK和RBF;邻近站点的搜索策略对IDW插值精度影响较大;考虑各向异性的OK法插值精度较高,模型之间的差别不大.月尺度上,IDW法对降雨量丰富的月份插值精度较高;RBF对降雨较少且分布均匀的月份插值效果好;数据越符合正态分布,OK法的插值精度越高;RK方法则适用于降雨与地理因素相关性好的月份.     

加入地形因素的流域面雨量研究

利用嘉陵江流域的降雨资料,以数字高程模型为出发点,研究影响降水的因素,用DEM数据和有限的降水资料推求无资料地区的降水状况,由此计算流域面雨量。并与算术平均法、泰森多边形法、等雨量线法的计算结果进行对比分析,以此研究基于地形因子相关插补法的面雨量计算方法在嘉陵江流域的适应性,结果表明加入地形因素的流域面雨量计算方法适合此流域的面雨量估算。     

甘肃泾川刺槐林地穿透雨对降雨的响应

利用2011年和2012年生长季甘肃省泾川县中沟小流域刺槐林地的穿透降雨观测资料,对不同地形/断面部位、不同坡向、不同坡位穿透雨的差异进行综合分析,结果显示:研究期间的林外降雨总量为1061.1 mm,穿透雨量占降雨量的百分比为73.0%~85.6%;对于单次降雨,刺槐林地穿透雨量与降雨量之间呈显著的三次多项式关系;地形/断面部位和坡向对穿透雨量的影响差异显著,而坡位的影响差异不显著,表现出流域空间尺度上林地穿透雨量的非均衡性。     

TRMM面降雨量数据在鄱阳湖流域的精度评价

利用2011年和2012年鄱阳湖流域及附近的47个台站观测数据对TRMM V7降雨量数据进行了日、月、年尺度的精度检验,并分析了该流域降雨与地面植被覆盖和地形的关系.结果表明,TRMM数据的精度随尺度而变化,TRMM日降雨量与地面实测值相关性一般,相关系数(R)为0.67左右,而均方根误差(RMSE)在10~20 mm之间;月和年尺度降雨量精度较好,R2分别为0.897和0.845,平均相对误差小于85%;日、月和年尺度的降雨量与地面植被覆盖度无明显相关性,但地形对降雨量有一定的影响,地形较高的山区降雨比平原区要多.月和年尺度的TRMM降雨量数据可应用于大、中尺度的水文和生态模型.     

面雨量计算方法对水文模拟的影响

面雨量计算方法有泰森多边形法、距离子流域中心点最近法以及网格法等。计算方法不同,往往计算结果也会有所差异,进而对流域水文过程模拟产生影响。基于站网情景随机模拟,采用新安江模型模拟水文过程对比分析了距离子流域中心点最近(DIS)和自然流域结合泰森多边形(TP)两种方法在计算面雨量空间分布和量级上的差异。结果表明:流域现有站网情形下,两种方法对流域多年平均降雨空间分配格局影响不大,但降雨量级相差较大,TP方法对小降雨事件把握更加准确;随机模拟站网情景下,采用TP方法获得的面雨量进行流量过程模拟时,所得结果更加稳定,在数量和过程上均优于DIS方法。     

TRMM卫星降雨数据在湖南省的精度和可靠性评定

卫星降雨数据的高时空分辨率使其在洪涝灾害监测、流域水文模型模拟等方面得以广泛应用,而对卫星降雨数据的精度评定和可靠性分析仍然是当前重要的研究课题。采用中低纬度旱涝灾害频发的湖南省23个国家基准气象站的降雨数据作为地面验证数据,对最新一代TRMM卫星降雨产品(3B42V7)的精度和误差特征进行了全面评估。从日、月、年和季节的不同时间尺度以及空间分布和高程等不同的空间要素方面对比分析了1999-2012年该卫星降雨产品在湖南地区的适应情况。研究表明:TRMM卫星反演降雨数据在日尺度上与地面气象站数据的匹配情况较差,相关系数仅为0.31;而在月尺度上有显著提高,相关系数为0.88。在干旱季节(11、12、1、2月)的表现要优于湿润季节(5、6、7、8月)。3B42卫星反演降雨数据存在比较明显的空间变异性,空间要素如高程、位置分布等对卫星降雨数据可靠性的影响强于降雨量的影响。     

基于地形修正的降水空间插值方法及其应用

获取精准的降水空间分布信息对于水资源管理和洪涝灾害预报预警具有重要意义。地形变化对降水空间分布有显著影响,然而传统的降水空间插值方法难以考虑这种影响。基于黄土高原气象站1988～2017年长序列降水观测数据和高精度地形数据,建立了综合考虑站点与插值目标网格的位置、高程及坡向关系的降水空间插值方法(Angular Distance Aspect Gradient Weighting method, ADAGW),并在黄土高原地区进行应用。结果表明：相较于传统空间插值方法,ADAGW方法能够更有效地捕捉复杂地形下的降水空间分布。该方法在日尺度、月尺度、年尺度上的空间插值结果的决定性系数(R²)和均方根误差(RMSE)均优于传统降水空间插值方法;地形对于降水分布的影响与时间尺度有关,当时间尺度较长时,地形因素对降水分布的影响更为明显。该方法考虑了高程及坡向对降水空间分布的影响,有助于获取更精准的面雨量分布。     

基于泰森多边形法的流域面平均雨量计算

以西南山区代表性较强的重庆市蔡家水文站控制断面以上笋溪河流域为研究流域,基于Arc GIS和数字高程模型(DEM)数据为基础,构建研究流域16个雨量站的泰森多边形,并利用16个雨量站2015年6月降雨量资料,采用不同方法对该控制断面以上流域面平均降雨量进行了计算。结果表明,基于Arc GIS和DEM构建泰森多边形计算面雨量较传统方法更简单。在雨量站分布较均匀且降水空间分布均匀的情况下,采用泰森多边形法和算术平均法计算的面雨量结果相差不大;当降雨空间分布极不均匀,个别站点出现了强降水情况时,由于泰森多边形法以权重来考虑分布不均匀的情况,采用该种方法计算结果精度更高更可靠;研究成果对西南山区流域(区域)面雨量计算具有一定的参考价值。     

抚河流域降雨、地形变化特征及其对非点源污染影响的初步分析

基于江西省抚河流域内25个雨量站20年(1986～2005年)的雨量观测资料,采用SWAT模型划分子流域,结合标准差分级法,对抚河流域降雨进行时空变化分析,利用ArcGIS对子流域平均坡度和降雨进行栅格加权计算非点源污染风险值,并据此将流域划分非点源污染风险等级,为流域降雨与地形变化特征分析,以及流域非点源污染的影响作出了有益的探索,可供同行借鉴.     

大明山水电工程径流计算的探索

大明山地区是广西6大暴雨径流高区之一,山上森林茂密,沟壑纵横,形成局部独特的小气候区。1989年在进行大明山高水头电站可行性研究时,山上仅有23个月的气象观测资料,远不能满足水电站水文设计要求,特别象大明山这样水头越千米,集雨面积仅有7.34km~2的高水头水电站,径流的大小,直接关系到电站的效益。径流的计算,又面临无水文资料,甚至气象资料都不全的困难。在这种情况下,研究了大明山地区降雨特性,用比拟回归法,求出该地区的月降雨随高程的变化规律,以推求大明山水电站库区流域平均高程的雨量;并考虑广西区内相似的小流域的综合降雨径流关系,间接推求大明山水电站主库区以上流域的径流系数;然后用降雨间接推求径流。     

流域径流指标的构造与应用

水电开发改变了流域内径流的原始状态。为此,以雅砻江流域为研究区,分别基于径流特征和控制面积构建表征流域径流状态的径流指标,并通过降雨-径流关系分析指标适用性。结果表明,月尺度上,降雨与两个径流指标的相关系数高于二滩站降雨-径流相关系数;年尺度上,降雨与两个径流指标的相关系数低于二滩站降雨-径流相关系数。说明水库调蓄对流域径流的影响在不同时间尺度上呈现不同的特征,雅砻江流域月尺度径流变化主要受降雨与调蓄的影响,而年尺度径流则主要受降雨影响。     

黄土丘陵沟壑区坡长与地形复杂度关系研究

流域分布式土壤侵蚀学坡长作为流域和区域尺度水文模型和土壤侵蚀模型的最基本参数之一,对研究土壤侵蚀的形成和发展有重要影响。从黄土丘陵沟壑区的常用地形因子入手,详细探讨了坡长与地形之间的联系,在此基础上建立了地形要素交互作用的多维复合集成模型,并根据该模型定量计算出研究区各地形要素对坡长的贡献,进而揭示了地形对于水土流失的影响。研究表明:①复杂地形因子对于坡长的贡献率更高,更能揭示地形对于水土流失的影响;②7种复合地形因子,对于坡长的贡献正负不一;③地形因子对坡长的贡献率由高到低依次为坡谱信息熵、粗糙度、高程面积积分、起伏度、海拔标准差、平均坡度、剖面曲率、平面曲率、沟壑密度。     

赣江上游平江流域近30年不同量级降雨日数时空分布特征

以赣江上游平江流域为研究对象,基于9个雨量站点1989-2018年逐小时降水数据,运用Mann-Kendall趋势检验法和反距离权重插值法对不同量级降雨日数在年、季、月尺度上进行分析.结果表明:(1)近30年来,平江流域小、中、大、暴雨日占总降雨日数的比率分别为67.71％、19.90％、9.17％、3.22％,降雨日...     

TRMM卫星降水数据在老哈河流域的精度评估

采用地面雨量站点观测降水作为基准数据,评估热带降雨观测计划(TRMM)最新一代降水产品3B42V7在高纬度半干旱的老哈河流域的精度。结果显示:TRMM 3B42V7在老哈河流域较基准降水系统偏大,平均偏差为17.46%,相关系数为0.73,平均意义上日卫星降水精度相对较高;但TRMM 3B42V7绝对值偏差达到81.26%,在绝对值意义上日卫星降水精度较低;经过GPCC地面月降水量偏差校准,TRMM 3B42V7精度在月尺度上有较大提高,绝对偏差为21.95%,相关系数达到0.98;TRMM 3B42V7精度同纬度和高程存在明显的相关关系;TRMM3B42V7能较好反映老哈河流域日降水事件并展现降水的空间分布特征。因此,TRMM 3B42V7可用于老哈河流域月尺度的水文过程模拟、水资源评价与规划等相关研究。     

青藏高原东南部径流特征的空间规律及控制因子研究

采用青藏高原东南部的水文气象资料,对比分析了该地区23个(区间)流域的年径流深、集中度与集中期、基流系数、退水系数等径流特征及其空间分布规律,并进一步研究了这些径流特征的控制因子。结果表明:该地区径流特征的空间分布规律为年径流深从东南(700~1 300 mm)向西北(<400 mm)递减,而集中度则呈相反的空间格局(从<0.44增加到>0.59);退水系数及基流系数,在低海拔地区随高程增大而增大(分别为0.55~0.69、0.51~0.73),但在高海拔地区则随高程增大而减小(0.74~0.42、0.79~0.63)。本研究发现,青藏东南径流特征空间规律的控制因子,具有显著的区域分异:在低海拔流域(平均高程<3 000 m),降水是径流特征的主要影响因子;而在高海拔流域(平均高程>3 000 m),仅径流深和集中度受降水控制,其他特征则主要受温度、冻土、地形等条件的共同影响。可见,由于青藏高原东南部降水和冻土对气候变化敏感,该地区水资源时空分布格局将面临很大的不确定性,对此应予以充分重视。     

城西试验流域水文特性及水文过程模拟

水文试验是认识水文规律的重要基础工作。根据我国东部低山丘陵区城西试验流域的实测资料,分析不同尺度降雨径流之间的响应关系,再利用新安江流域水文模型进行径流模拟,进一步探讨该模型在我国东部低山丘陵区的适用性。结果表明:在试验流域空间尺度(几十平方公里)的暴雨洪水过程中,洪水峰现时间一般滞后雨峰3～4 h;场次和月尺度上的降雨径流具有较好的正相关关系;在日尺度上,降雨径流关系散乱,以10和70 mm降雨量为阈值呈U型分布; 3种时间尺度上,径流均受到前期退水过程的影响,其中,时间尺度越短,受前期退水过程的影响越显著;新安江流域水文模型在我国东部低山丘陵区具有较好的水文模拟能力,且月尺度水文过程的模拟效果优于日尺度,对天然流域的模拟效果优于人类活动扰动的流域。     

我国水系提取阈值影响因素分析

阈值确定是DEM提取水系的重要环节，影响数字流域水系的拓扑关系和几何特征，进而影响流域的坡面和河道汇流过程。选取我国50个子流域作为样本，基于数字高程模型(DEM)提取河网，确定最佳集水面积阈值，并分析了主要空间影响因素；采用相关分析和多元线性回归等方法，分析流域降水、地形和地表覆被与河网阈值的关系。结果表明，流域雨量越充沛，地形越陡峭，植被越茂密，集水面积阈值就越小，并得出阈值与降水、坡度和地表覆被的定量关系。该方法应用于其他流域，效果较好，使阈值的确定更加客观、快捷。     

我国水系提取阈值影响因素分析

阈值确定是数字高程模型（DEM）提取水系的重要环节,影响数字流域水系的拓扑关系和几何特征,进而影响流域的坡面和河道汇流过程。选取我国50个子流域作为样本,基于DEM提取河网,确定最佳集水面积阈值,并分析主要空间影响因素;采用相关分析和多元线性回归分析等方法,分析流域降水、地形和地表覆被与河网阈值的关系。结果表明,流域雨量越充沛,地形越陡峭,植被越茂密,集水面积阈值就越小,并得出阈值与降水、坡度和地表覆被的定量关系。该方法应用于其他流域,效果较好。     

基于DEM的流域流水网对比分析

在广东西江中下游区间流域和长江三峡区间流域上 ,运用ARC/INFO和RiverTools ,由数字高程模型 (DEM )分别导出了不同空间比例尺下的流域流水网 .对比分析结果表明 :地形起伏大的流域上流水网的可靠性高 ;不同方法推导出的流水网存在一定的差异 ,尤其在地形起伏较小的流域上 ;由流水网计算的流域平均汇流路径长度和坡度等地形特征值随DEM网格的大小而变 ,故只能作为描述地形的相对指标 .上述指标可应用于流域水文模拟中 ,但应用时需考虑地形的起伏程度和DEM网格的大小 .     

基于GIS的南渡江流域生态敏感性评价

为了解南渡江流域生态环境遭到破坏的程度,基于GIS技术,根据南渡江流域的主要生态问题,选取高程、坡度、地形起伏度、土壤侵蚀、土地覆盖、水体缓冲、降雨侵蚀力和植被覆盖度8个生态敏感性评价指标,采用层次分析法(AHP)、多因子加权求和模型以及自然断点法,将流域划分为5个生态敏感等级。结果表明南渡江流域整体生态敏感性适中,其评价结果可为政府相关部门在南渡江流域的生态保护和资源开发中提供依据和参考。