A modified NRCS-CN method for eliminating abrupt runoff changes induced by the categorical antecedent moisture conditions

The popular Natural Resources Conservation Service Curve Number (NRCS-CN) (earlier known as Soil Conservation Service Curve Number (SCS-CN) method of rainfall-runoff modeling has often faced the criticism of exhibiting quantum jumps in runoff computations because of the sudden jumps appearing in CN-values derived from NEH-4 tables for three antecedent moisture conditions (AMC), viz., AMC-I, AMC-II, and AMC-III valid for dry, normal, and wet conditions, respectively. The variability of antecedent soil moisture within an AMC category is responsible for the abrupt jump and other deficiencies in the CN method for runoff estimation. This paper suggests a novel procedure to account for the antecedent moisture (M), preventing quantum jumps and eliminating deficiencies in determination of CN and, in turn, estimation of direct runoff. Its validity was verified utilizing the observed rainfall (P)-runoff (Q) events from 36 US watersheds, four sub-catchments of the Godavari basin, and small agricultural plots at Roorkee, India. The performance of the proposed model (M5) for runoff prediction was compared with the existing NRCS-CN (M1), Mishra and Singh (2002) (M2), Singh et al. (2015) (M3), and Verma et al. (2021) (M4) model using various performance indices. Using the CNs derived from observed events, model M5 was seen to have performed better than M1-M4 in terms of Nash Sutcliffe Efficiency (NSE), Root Mean Square Error (RMSE), and Percent Bias (PBIAS) for the data of US watersheds, and CN-P correlation improved as the coefficient of determination (R²) enhanced. Similarly, using the RS & GIS-based CNs on natural watersheds of the Godavari basin and considering AMC-I, the performance of M5 was again better than M1-M4 in terms of RMSE, Mean Bias Error (mBIAS), Mean Absolute Error (MAE), and Normalized-Nash Sutcliffe Efficiency (NNSE). Interestingly, there existed a significant (p < 0.05) relationship between the in-situ water content (w) measured for the experimental plots of Roorkee and the model input variable antecedent moisture (M), offering a physical touch to the conceptual model.     

塔里木河干流人工与天然绿洲转化及适宜比例研究

利用1990,2000,2010年3期Landsat TM/ETM遥感影像,基于RS/GIS技术,分别提取土地利用/覆被类型信息,分析1990~2010年塔里木河流域人工绿洲和天然绿洲的变化规律及其比例,探讨该区人工绿洲和天然绿洲的适宜配比。研究结果表明:(1)1990~2010年,研究区域人工绿洲呈不断扩张,天然绿洲面积不断缩小,人工绿洲替代天然绿洲的趋势。(2)1990~2010年,人工与天然绿洲总面积几乎无差异,面积变化主要是人工绿洲与天然绿洲之间的相互转换。具体表现为:天然草地、林地等向人工绿洲中的耕地、建筑用地转化;同时植被长势衰退:高覆盖草地向中、低覆盖草地转化,中覆盖草地向低覆盖草地转化,灌木林地逐渐退化为草地,低覆盖草地向沙漠转化。(3)人工与天然绿洲面积比例在近20 a呈增加的趋势,在1990,2000,2010年,人工与天然绿洲面积比值分别是1∶9,2∶8,3∶7。     

河工模型量测控制系统设计与应用——以赣江下游尾闾整治工程为例

赣江下游尾闾综合整治工程物理模型建于室外,且模拟河流多级分叉,对整个模型测控系统运行的可靠性以及室外的防雷性能提出了更高的要求。在分析现场情况的基础上,提出了一套较为先进的模型量测控制系统总体设计方案,控制系统由平水塔供水系统、流量控制系统、水位与流速测量系统、尾门控制系统、防雷接地系统、地形测量系统等量测子系统组成。简要介绍了各测量子系统工作原理,设计方案及实际应用情况,系统应用现代网络技术及高性能自动化测量仪器,可实现模型试验中各种参数的实时采集、控制和数据处理。试验结果表明,该测控系统可满足模型试验的测控需求。     

怒江流域云南区段降雨时空变化分析

利用怒江流域云南区段及其毗邻地区77个站点1980~2009年雨量资料,以及怒江干流道街坝站1957~2015年和南汀河支流姑老河站1960~2015年降雨、径流资料,研究该流域降雨区域分异特征及变化趋势。结果表明:怒江流域云南区段多年平均面雨量达1 336.7 mm,远大于全省平均降雨量;怒江干流云南区段上游贡山地区和下游支流苏帕河流域,以及支流南汀河流域下游多年平均降雨量达1 500 mm以上,而干流的中游怒江坝干热河谷不足1 000 mm,降水空间分布格局与西南季风强弱及纵向岭谷地形密切相关;怒江流域云南区段降水量呈下降趋势,与怒江上游西藏区域相反,支流南汀河流域面雨量减少速率(56 mm/10 a)大于怒江干流云南区段(29 mm/10 a);怒江流域云南区段夏季降水占全年降水量的51%,怒江干流云南区段与支流南汀河流域降水量差异主要表现在夏季;怒江流域云南区段春季降水量呈增加趋势,夏季、秋季和冬季降水量呈减少趋势;怒江干流道街坝站、支流南汀河姑老河站降雨量长周期分别为36 a和33 a左右,从降雨变化长周期来看,2002年以来的少水期将持续到2018~2020年。怒江干流云南区段降水量变化的Hurst指数值为0.69,表明其未来趋势与过去一致,仍将延续降水量减少的变化趋势。     

引江济淮工程水源区论证分析

水源区论证是引调水工程前期工作的重要内容。引江济淮工程调水规模大且水源区受影响因素多、影响涉及范围广,因此,对该工程水源区进行论证较为复杂。在开展有关规划依据、经济社会发展需求分析的基础上,对引江济淮工程进行了取水合理性分析;在考虑规划水平年工程取水水源论证范围内水库群的联合调度、增耗水以及跨流域调水等因素的基础上,对水源的可靠性进行了分析,同时,也对工程给水源区水文情势、水域主要功能和纳污能力、咸潮上溯等方面可能受到的影响进行了分析研究。分析结果表明,引江济淮工程取水合理、水源可靠、对水源区造成的影响较小。     

新形势下做好长江流域水土保持监测工作的思考

基于长江流域水土保持的监测调研工作,结合我国当前社会、经济发展新形势的总体要求,针对开展好流域水土保持监测工作这一课题,从完善水土流失动态监测工作、构建应急监测体系、强化机构职能定位、推进先进技术和设施设备应用、优化流域网络体系顶层设计、探究水土流失监测综合性指标设置等方面开展了一些有益的探索,以利于更好地开展新形势下的水土保持监测工作。     

新形势下做好长江入河排污口管理的思考

从长江流域水质现状、入河污染物排放基本情况及国家关于长江经济带绿色发展的总体要求出发,分析了长江水资源保护面临的形势;从长江入河排污口区划、审批、监管及基础工作方面,对入河排污口管理现状进行了简要总结,并对存在的问题进行了梳理。基于长江入河排污口管理面临的形势,提出了长江委强化长江入河排污口管理的总体思路和重点工作,可以为新形势下做好长江入河排污口管理提供参考。     

水土流失遥感调查中植被覆盖度因子提取研究

植被覆盖度是水土流失的主要影响因子,而利用遥感影像判读可以快速有效地获得大范围的植被覆盖度。简要介绍了水土流失遥感调查中植被覆盖度因子提取的方法。基于遥感与实地野外调查数据,采用MODIS时序数据融合高分遥感数据的方法,以湖南省蓝山县为试验区,对植被覆盖度因子进行了提取。结果表明,该方法提取植被覆盖度因子的结果较理想。提出的植被覆盖度因子提取方法对今后的水土流失动态监测研究具有重要的理论意义和实践意义。     

三峡水库香溪河库湾水华水动力调控初步研究

针对三峡水库蓄水运行后支流库湾春季水华频现问题,利用CE-QUAL-W2模型建立了香溪河-三峡库区整体立面二维水动力数学模型,对三峡水电站不同开机数量和春季不同水文条件下的香溪河库湾流速进行了数值模拟。计算结果表明:香溪河上游来流量较小时,滞留区表层流速小于香溪河库湾水华的临界流速0.05 m/s;而香溪河上游来流量增大到合适的值时,香溪河滞留区表层流速可大于0.05 m/s;仅利用三峡电站小幅度日调节对支流库湾流速的改善效果十分有限,而利用干支流水库对香溪河库湾流速的联合调控效果明显,可控制三峡水库香溪河库湾水华爆发。     

武汉市大气降水δD和δ~(18)O变化特征及水汽来源

为了确定长江流域中游大气降水特征和水汽来源,以全球大气降水观测网(GNIP)武汉站点多年大气降水稳定同位素数据为基础,探讨了长江中游武汉地区大气降水稳定同位素随季节变化特征。通过建立当地大气降水方程,结合气象因素和降水氘盈余变化,揭示了武汉地区不同季节大气降水水汽来源。结果表明:大气降水在降落地面之前经历了非平衡分馏过程,且平衡程度接近于东部季风沿海地区;大气降水稳定同位素表现出明显的季节性特征,且冬季和夏季降水δD和δ~(18)O值与雨量之间负相关,表现出明显的"雨量效应";大气降水水汽来源主要受季风活动的控制,冬季水汽主要来自北方大陆冷湿气流,而春季降水表现出局地蒸发来源,夏季和秋季降水来源受西南季风和东南季风的双重影响。