分布式降雨输入与汇流模拟对洪峰计算的影响

3000 km2以下中小流域洪水灾害是当前洪涝灾害防治的薄弱环节,提高洪峰预报精度、降低不确定性是当务之急。论文以伊河河源地区东湾流域为例,基于新安江模型和蒙特卡洛抽样方法,通过集总式、降雨集总–汇流分布式、降雨分布–汇流集总式和降雨分布–汇流分布式4种方式,研究降雨分布式输入与汇流分布式模拟对洪峰精度和不确定性的影响。结果表明：（1）降雨分布式输入总体上能够提高洪峰精度,但对于某些降雨空间分布极端不均的洪水,则会扩大洪峰误差;（2）降雨分布式输入使新安江模型汇流参数相互独立,扩大了洪峰计算的不确定性;（3）汇流分布式模拟总体上能够减小洪峰计算的不确定性。研究结果为中小河流洪水预报提供了有益的参考。     

长短时记忆网络与新安江模型耦合的降雨径流模拟性能

深度学习技术在降雨径流模拟方面具有广阔应用前景,但受训练样本限制,需与传统水文模型相耦合,由传统水文模型提供训练数据。耦合数据的选择和超参数方案对耦合模型的模拟性能影响显著,但尚未有专门的研究。本文以东湾流域为例,用双向长短时记忆网络耦合新安江模型不同模块数据,并用灰狼优化算法优化超参数,构建降雨径流模型。结果表明：模型耦合不同数据时,对日径流和场次洪水的模拟性能均有提高,尤以耦合产流量和模拟流量数据时最为明显。不同耦合数据需调整超参数方案,灰狼优化算法可满足需求。本研究为提高耦合模型径流模拟能力提供了新思路和新方法。     

新安江-海河模型在阜平流域的应用

对新安江模型进行了完善,得到了全新的新安江-海河模型,分别运用新安江模型和新安江-海河模型,对1958—2004年阜平流域进行了产汇流模拟。结果表明:不管是新安江模型还是修正后的新安江-海河模型,模拟精度都比较高,尤其是在洪水分年代与分量级模拟时,但是新安江-海河模型中各个参数的取值更能反映实际的产汇流情况,模型结构更加完善。     

栅格新安江-地表地下双人工调蓄分布式水文模型

To improve the accuracy of flood simulation under the disturbance of human activities above and under the ground, a grid-based rainfall-runoff simulation method considering the influence of water conservancy projects and groundwater overexploitation was proposed based on the concept of regulation reservoirs. The Gridded Xin’anjiang-double anthropogenic aboveground and underground regulation distributed hydrological (GXAJ-DAR) model was established by introducing surface-subsurface double regulation modules into the Grid-Xin’anjiang model. The model was compared with the Xin’anjiang-Haihe semi-distributed model and tested in a typical watershed of the Haihe River Basin. The results show that the simulation accuracy of GXAJ-DAR model in the Qingshui River Watershed is higher than that of Xin’anjiang-Haihe semi-distributed model. The grid-based double regulation structure can intercept surface and underground runoff according to the actual location of reservoir-controlled areas and the spatial distribution of groundwater table level. The calibration result of the parameter of free water reservoir storage capacity is more reasonable in the GXAJ-DAR model. The GXAJ-DAR model can effectively improve the flood simulation accuracy of the Qingshui River Watershed. © The Author(s) (2021).     

半干旱半湿润流域水文模型应用与比较

将6种不同的水文模型分别应用于半干旱半湿润的大阁、戴营、阜平和东湾流域.结果表明,在大阁这样的超渗产流流域,没有一种水文模型能够成功应用,混合产流模型的精度稍高于蓄满产流模型;在戴营和阜平这样的混合产流流域,混合产流模型与蓄满产流模型的精度差不多;在东湾这样的半湿润流域,蓄满产流模型精度上升,混合产流模型精度下降.TOPMODEL和SAC模型在这些流域不能得到令人满意的结果.     

面向新工科的气象特色水利类专业人才培养模式探索与实践

新工科产生与发展是我国教育创新发展的系统产物,对国家未来教育改革将产生深刻的意义和指引性作用。面向未来,空天地、大数据、人工智能等高新技术的发展极大丰富了水利学科的内涵,水利类相关专业需要摸清新工科发展的节奏,从根本上革新当前的实践训练平台和人才培养机制。文章从新工科视角出发,对水利学科的建设现状和发展趋向进行了总结分析,并以南京信息工程大学水利工程学科为例,凝练出具有气象特色的多学科融合高水平水利人才培养机制,为行业特色高校水利类专业的人才培养模式和实践平台建设提供可以参考的经典案例,促使水利相关专业的人才培养水平和创新教学质量得到全面提高,为国家水利行业持续发展培养高质量人才。     

不同蒸发数据在降雨径流模拟中的适用性

为了探究不同质量和精度蒸发数据对降雨径流模拟的影响,选取E601蒸发皿蒸发数据、离散化的Thornthwaite经验公式计算的潜在蒸散发和将固定值作为蒸发数据3种来源的蒸发资料作为输入,利用新安江模型分别对屯溪流域1981-2004年的径流过程进行模拟,对比分析了3种数据对径流模拟结果的影响,结合年内各季节误差规律,分析了不同季节对蒸发数据精度的敏感程度。结果表明,蒸发皿蒸发、公式计算蒸散发和固定值的模拟结果确定性系数均值分别达到0.90、0.89和0.86,公式计算蒸散发值适用性较好;在季节尺度上,季节内蒸发存在趋势性变化的春季和秋季对不同来源的蒸发数据更加敏感,对流域潜在蒸散发的精度要求更高;通过优化冬季蒸发的固定值模拟结果显示,使用固定数值代替流域蒸发能力的方案在夏季和冬季适用性较好,其中冬季蒸发固定为1mm时在降雨径流模拟中可以取得较好的模拟效果。     

Thornthwaite经验公式在降雨径流模拟中的适用性研究

利用增加时间步长离散化处理后的Thornthwaite经验公式在新安江-海河模型结构上增加流域蒸散发能力计算模块,代替原模型中实测蒸发数据的输入;并对气象数据进行插值处理,将蒸发输入由集总式变为分布式。以子牙河平原区献县流域为例,分别利用改进前后的新安江-海河模型进行日径流模拟。结果表明,基于温度的Thornthwaite经验公式能够代替实测蒸发数据有效地进行日径流模拟,减少了对实测资料的依赖,为半湿润半干旱流域适合于降雨径流模拟的蒸散发计算提供了一种简便的计算方法。     

基于VIC模型的淮河中上游地区水量空间分布研究

研究淮河流域的水文循环过程及水量空间分布对合理开发利用水资源具有重要意义,采用VIC模型对淮河中上游地区各种水量要素(降水、蒸散发、地表径流、地下径流、植被截留水量、土壤含水率、截留水蒸发、植物散发、裸地及水面蒸发、降雪日的积雪深、积雪覆盖面积比等)的空间分布进行模拟。结果表明,模型反映的水量分布与实际的流域下垫面物理机制相符。流域的沙壤土和壤土地区的蒸散发量较大,而地表径流量较小。在有大面积水体或水库的区域,蒸散发量、植被截留水量很小,而地下径流量、深层土壤含水率较大。降雪日中流域的西北部更容易形成较大的积雪深。