黄河流域水文模型研究现状与进展

黄河流域的水问题一直是人们十分关注的焦点 ,而流域水文模型又是解决这些问题的关键所在。本文总结了黄河流域产汇流及水文模型的研究现状与进展 ,指出了存在的不足。展望黄河流域水文模型的研究方向 ,一方面继续探讨半干旱半湿润地区径流形成的物理机制 ,另一方面研制建立分布式流域水文模型 ,构造数字黄河的基础     

大坝防洪安全风险率的计算方法

综述国内有关防洪安全风险率计算的代表性模型.归纳了3种不同途径的风险率计算方案:第一种为实测坝前年最高水位序列的频率分析法,第二种基于已有的设计洪水成果,第三种基于洪水随机模拟模型生成的大样本序列.三种风险率计算方案都是以不同的方式对坝前年最高水位进行外延,核心内容都是推求坝前年最高水位的分布.以某水库为例采用这三种方案进行了应用研究,研究结果表明采用多种方案来估算防洪安全风险率是合适的.     

水文时间序列变点分析的贝叶斯方法

建立了用于时间序列变点分析的贝叶斯数学模型，以此来研究随机水文时间序列均值的突变。该模型的核心部分是根据观测到的资料，通过蒙特卡洛马尔科夫链随机抽样的方法来估计变点位置的后验概率分布。对应着最大后验概率的位置被认为是发生变点的最可能位置。该方法在长江宜昌站的年径流资料系列上进行了应用。结果发现，在过去120a，长江宜昌站的年最小流量系列和年均流量系列的均值都极有可能存在着突变，而且其变化趋势都是均值明显减少。     

西江流域卫星遥感与水文模型模拟的两种土壤湿度对比研究

随着遥感技术的迅速发展,获取全球范围长时段卫星遥感土壤湿度产品成为可能,而目前卫星土壤湿度数据在水文建模领域的应用仍较少。本文采用DDRM(DEM-based distributed rainfall-runoff model)流域水文模型模拟了西江流域的土壤湿度的时空分布,同时采用ASCAT卫星遥感反演土壤湿度产品,推求了西江流域土壤湿度指数SWI(soil moisture index)的时空分布,在此基础上对比分析了这两种土壤湿度信息。结果表明:在流域面尺度和栅格点尺度上,水文模型模拟土壤湿度与卫星遥感土壤湿度指数的时间一致性均较好,在汛期二者的相关性要强于非汛期;水文模型模拟土壤湿度与卫星遥感土壤湿度指数在空间分布上较为一致。     

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。     

极端水文事件对气候变化的热力学响应研究进展与评价

全球变暖影响了气圈、水圈、地圈与生物圈的生物地球化学循环过程,改变了气候系统的热力和动力环境,对降水、蒸散、大气湿度、土壤墒情、陆地水储量等气象水文要素产生显著影响,热浪、暴雨、洪水、干旱等极端气候灾害频发,严重威胁人类社会和生态系统的可持续发展。近年来,部分学者尝试从大气热力学角度探讨极端水文事件演变的物理成因,为阐明全球和区域水循环变化机理提供了新途径。本文综述极端降水、洪水和干旱对气候变化热力学响应的基础理论与技术方法,重点回顾国内外近年来取得的研究进展,并展望未来的研究重点和方向,为应对气候变化和防灾减灾提供理论支撑。     

VIC模型在流域径流模拟中的应用

为了进一步加深对流域径流形成机理的认识,将VIC模型的径流模拟理论与方法应用在栾川、王瑶和尚义3个半干旱半湿润区流域,研究和探讨了径流模拟结果。结果表明．①模型考虑了入渗、蒸发、土壤湿度、径流产生在计算区域内的变化;②从径流模拟的结果可以看出来,对于越靠近湿润地区的流域,并不是模型越复杂模拟精度越高,而是模型越简单往往有比较高的径流模拟精度;而对于半干旱地区的流域,考虑超渗机理的模型模拟精度要比不考虑超渗机理的模型模拟精度高,但混合机制的VIC模型计算过程比较复杂;③对考虑了两种产流机制的VIC模型以及兼容模型的研究,有助于进一步认识流域上的径流形成过程,尤其对于半干旱半湿润流域上的径流形成过程。     

频率分析中不定量历史洪水的影响研究

运用最大似然参数估计法，就不定量历史洪水对统计参数的影响进行了研究。不定量历史洪水对统计参数的影响取决于它的三个特征：历史考证期、下限值及出现次数。根据不同特征的不定量历史洪水推导出来的统计参数值，有时会比由实测资料求得的结果大，而有时则会小，必须具体情况具体分析。若只考虑不定量历史洪水单一特征的影响，则历史考证期越长，统计参数值越小；下限值越大，统计参数值越大；出现次数越多，统计参数值越大。鉴于目估适线法进行参数估计时不能直接利用不定量历史洪水，建议采用最大似然法来估计含有不定量历史洪水的系列的统计参数。蒙特卡洛数值试验证明，加入不定量历史洪水可以提高设计洪水的精度和可靠性。     

考虑历史洪水资料的三峡水库运行期非一致性设计洪水估算

水利水电工程规划设计采用单站的天然年最大洪水系列资料和P-Ⅲ型适线法推求设计洪水,确定水库特征水位。然而上游水库的建成运行,破坏了下游洪水资料系列的一致性假定。本文通过构建非一致性洪水频率分析时变矩模型,计算了长江上游重点水库群的水库系数;并根据连续型随机变量分布函数单调递增的特性,提出了基于Q-Q图的时变P-Ⅲ型适线法;推求出考虑历史洪水资料的三峡水库运行期非一致性设计洪水,并与极大似然法的估算成果进行比较。结果表明：①水库系数作为时变P-Ⅲ型分布的协变量,可以反映洪水系列的非一致性变化规律;②时变P-Ⅲ型适线法侧重考虑历史洪水点据的拟合,拟合效果优于极大似然法;③相较原设计成果,三峡水库运行期1000年一遇设计洪峰Q_m、洪量W_3d和W_7d削减18%左右,洪量W_15d和W_30d削减14%左右,长江上游水库群的调蓄作用直接影响三峡水库运行期的防洪库容和特征水位。     

半干旱半湿润地区流域水文模型分析比较研究

介绍了在新安江模型基础上发展起来的蓄满--超渗兼容和垂向混合水文模型，并对模型结构进行分析比较，选择黄河流域半湿润地区的栾川、千阳和大坝3个子流域以及半干旱地区永定河的尚义流域作为研究对象，应用遥测资料对这些模型进行分析比较，结果表明：新安江模型适用于湿润和半湿润地区；蓄满--超渗兼容模型从结构和实际应用中比较适用于半干旱半湿润地区；垂向混合模型从结构和适用上更适用于干旱半干旱地区。