新安江模型与总径流线性响应模型的应用对比研究

建立了三水源新安江模型和总径流线性响应模型，并应用于广东省的4个小型流域。针对根据同一流域对不同洪水等级具有不同调蓄能力的特点，提出了分类法率定新安江模型参数，从5个精度度量标准对两类模型的应用效果进行了较深入的对比分析，结果表明，分类法率定新安江模型参数能够得到更合理的参数，有助于提高预报精度，且新安江模型在研究流域的适用性是优于总径流线性响应模型的。     

SWAT分布式模型在新兴江流域径流模拟中的应用研究

分布式水文模型是研究变化条件下流域水资源演变规律的有效工具。本文以新兴江流域为研究区域,整合流域下垫面信息与气象数据,基于GIS平台构建了SWAT分布式水文模型。选用腰古站1990-2003年历史月径流资料,对模型进行参数敏感性分析与率定,验证模型在流域的适用性,在此基础上,运用增量情景法,分析气候变化对流域径流产生的影响。结果表明:模型率定期与验证期的总径流相对误差均在±10%以内,Nash-Sutcliffe系数均在0.90以上,总体模拟效果十分理想;降水与气温的变化给流域径流带来不同程度的影响,径流量对降水变化的响应比气温更加敏感。通过径流模拟,SWAT模型可以为变化环境下新兴江流域的水资源规划与管理工作提供有效的参考依据。     

基于全球陆面数据同化系统蒸散量的GSAC模型率定

在识别缺资料流域水文模型参数时,目前常采用的区域化方法存在相似流域间降雨径流关系差别较大、模型参数与流域属性间的相关性不明显、在大范围缺资料地区难于选取参考流域等问题。本文从全球陆面数据同化系统(GLDAS)获取流域蒸散量数据,提出利用GLDAS蒸散量率定GSAC模型的方法。首先,通过合并网格建立GSAC模型模拟的蒸散量与GLDAS蒸散量在时间和空间方面的对应关系;其次,基于纳什效率系数的定义构建了一个模型率定指标,以评价GSAC模型模拟的蒸散量对GLDAS蒸散量的拟合效果;最后,依据GLDAS蒸散量与GSAC模型模拟蒸散量之间的拟合关系率定GSAC模型。呼兰河流域应用结果表明,GLDAS提供的蒸散量能够较好反映流域实际蒸散量的变化情况,为率定GSAC模型提供了一种有效的输入数据;在率定期与验证期,利用GLDAS蒸散量率定的GSAC模型对流量模拟的纳什效率系数分别为0.81和0.77,与利用流量数据率定的GSAC模型模拟结果相近。     

清漳河流域土地利用方式变化对径流的影响研究

土地利用方式的变化是影响流域径流的重要因素,利用基于GIS技术的分布式水文模型SWAT,以清漳河流域为研究对象,分析了不同土地利用方式对流域径流的影响。结果表明:率定后的模型适用于清漳河流域,模型率定期和验证期径流模拟的Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.88和0.78,相关系数R2分别为0.90和0.79,相对误差Re分别为1.92%和-4.79%。不同的土地利用方式对流域径流有较大的影响作用,同草地和林地相比,城市用地与耕地均有增加地表径流的作用,但耕地相对于城市用地作用较弱;林地与草地均具有涵养水源的作用,但同林地相比,草地涵养水源的作用较差。为减少流域水土流失,应注意采取退耕还林还草,退草还林政策。     

一种利用流量过程线估算新安江模型分水源参数的方法

新安江模型分水源计算时较多的待定参数往往会导致"异参同效"现象的发生,这样不仅使得率定出的参数可能不准确,而且给模型的使用带来不便。将流域出口的流量过程线进行径流分割,计算得到壤中水径流深。同时将壤中水径流深与分水源参数建立函数关系,从而利用流量过程线估算新安江模型分水源参数。以陕西省陈河流域为例,将估算出的分水源参数应用于新安江模型进行洪水模拟,并取得了良好的模拟结果。与传统的参数率定方法相比,本方法能够快速且较为准确地估算出新安江模型的分水源参数,减少了待率定的参数的个数,在一定程度上降低了异参同效对模型应用的影响。     

基于复合形遗传算法的新安江模型参数优化率定研究

为了弥补传统手工调试参数的主观性和对调试者专业经验的高要求性,将具有全局寻优特征的遗传算法与局部寻优特征的复合形法相结合,构建了一种复合形遗传算法用于新安江模型参数优化率定。采用浙江省朱溪下回头站以上流域为应用案例,结合分层率定法检验了复合形遗传算法的性能,结果表明:模型检验期多年平均径流深相对误差为1%,各年模拟的流量过程精度均达到乙级标准,表明构建的复合形遗传算法可有效应用于新安江模型的参数优化率定。     

SIMHYD模型在黄河流域的适用性分析

计算机模型已成为预测分析流域水文过程的重要手段之一。用基于Matlab程序的Shuffled Complex Evolution(SCE-UA)全局最优参数率定方法,首次得出了将SIMHYD模型应用于黄河流域时的参数最优率定值。模拟了黄河一级支流亳清河流域的月径流变化过程,并总结了SIMHYD模型的适用条件。结果表明:1SIMHYD模型可以较好的模拟亳清河流域的月径流,率定期与验证期NSE效率系数都大于0.7,相对误差在5%以内。2SIMHYD在应用时应确保率定期尽量要包括各种水文年份;注意人类活动对流域水文特征的改变,保持资料的一致性;模型对入渗系数、最大入渗损失和土壤持水能力等3个参数较敏感。3SIMHYD是一个概念化的集总式水文模型,因此不宜应用于大面积流域中。     

BTOPMC模型在无资料地区的径流模拟

选取嘉陵江中游的9个流域,采用参数移植法的区域化方法,研究分布式水文模型BTOPMC在无资料地区的径流模拟结果。取8个流域作为参证流域,一个有资料的流域作为"无资料"地区,结果表明,单个流域率定的参数运用到"无资料"地区用于径流模拟时,模拟的精度存在很大的不确定性,而将多个流域参数率定的参数综合用于无资料地区的径流模拟时,不确定因素明显消除,当参证流域为2~5个时,模拟精度最好,之后随着参证流域的增多,模拟精度逐渐减小。本次研究为分布式水文模型BTOPMC模型在无资料的中小流域应用提供一定依据。     

汾河兰村—二坝流域径流模拟及气候变化对径流影响研究

以汾河兰村—二坝区间流域为研究对象,建立研究区SWAT分布式径流模拟模型,并利用SWAT-CUP程序SUFI-2算法进行模型敏感性分析及参数率定,进一步将率定好的模型应用于气候变化条件下的径流响应分析,为区域水资源管理决策提供理论依据与技术支持。径流模拟结果表明:模拟期的各项精度评价指标均达到乙级,SWAT模型在研究区径流模拟的适用性较好。气候变化条件下径流响应分析表明:径流变化与温度变化呈负相关,且随着温度变幅的增加,径流减小速率减缓,温度影响效应减弱;径流变化与降雨变化呈正相关,且随着降雨变幅的增加,径流量增加速率加大,降雨影响效应加强;相同的径流响应,气温与降雨的变化基本呈线性变化关系,即气温增加0.5℃的径流效应与降雨平均减少0.49%(变化幅度0.38%~0.67%)的径流效应等效。     

基于多流域同步率定的HBV模型参数移植方法研究

无资料地区洪水预报是水文学研究的难点之一。为提高无资料地区HBV模型参数移植的精度,以安徽屯溪流域为例,基于多目标优化函数实现多个流域HBV模型同步率定,获得同时适用于多个流域的模型参数,并对参数的移植效果进行验证。结果表明:基于单个流域率定的参数移植不确定性较高,移植效果不稳定;多流域同步率定的参数移植效果普遍较优,能够有效提高无资料地区参数移植稳定性和洪水预报的精度。     

HEC-HMS模型在四川省清溪河流域山洪预报中的应用

山洪灾害往往给山区人民生命财产、自然环境等造成了极大的损害,降低山洪灾害的有效途径之一是实现基于降雨径流模型的实时预报预警系统。选取四川省山洪易发流域-清溪河流域为研究区,通过GIS技术,结合流域DEM、土壤及土地利用数据提取流域信息,构建HEC-HMS降雨-径流模型进行流域山洪预报。根据降雨径流形成过程,分别采用SCS-CN曲线法、SCS单位线法、指数退水法和马斯京根法进行计算产流、坡面汇流、基流和河道汇流四个部分。选取6场洪水进行模型参数的率定,4场洪水进行模型验证。模拟结果表明:Nash效率系数均值为0.792,相关系数均值为0.84,峰现时差均在3 h以内,合格率为90%,该模型对清溪河山洪预报具有较好适应性,可为四川省中小河流域山洪预报提供借鉴和参考。     

基于新安江模型和BP神经网络的中小河流洪水模拟研究

为探讨更加符合中小河流域防洪要求的预报方法,并提高洪水预报精度,以屯溪流域为例,结合中小河流实际洪水预报要求,采用以洪峰合格率和峰现时间合格率为主要约束的非等权重的参数率定方法(即目标函数中径流深、洪峰流量、峰现时间合格率和确定性系数的权重分别为(1:2:2:1)对新安江模型进行参数率定,并采用算术平均法耦合新安江模型...     

基于SWAT模型的三水河流域径流模拟

以三水河流域作为研究区,基于GIS构建流域的SWAT分布式水文模型,建立流域模型的空间数据库和属性数据库,对影响模拟径流结果的几个重要参数进行敏感性分析,并应用1980 1986年的水文气象数据进行参数率定,应用1987-1990年的实测数据进行模型验证.通过对月径流模拟值和实测值的比较,校准期和验证期的相对误差、判定系数和ENS系数分别为-18％、0.73、0.71和12％、0.76、0.72.基于这些评价指标可知SWAT模型在三水河流域径流模拟中有良好的可靠性和适用性,可以作为该流域水资源综合管理的支撑模型之一.     

基于HEC-HMS模型推求西江流域巨型水库群区间入流

基于HEC-HMS分布式水文模型构建了降雨-径流模型来推求西江流域水库群的区间入流,由于无法得到水库区间入流,故利用研究区7个水文站2006-2008年的实测资料对模型进行了参数的率定与验证,并通过参数移植模拟了全流域水库的区间入流。研究得出:模型在西江流域具有较强的适用性,可以用于该流域水库群的区间入流预报,为水库的安全运行和优化调度提供技术支持。     

基于BP、Elman、PSO-SVR三种预报模型在石羊河流域的应用比较

针对石羊河流域开展水量调度对中长期径流预报的迫切需求,以西营水库为研究对象,在分析石羊河流域径流特性的基础上,构建基于主成分分析法筛选预报因子的BP、Elman和PSO-SVR三种预报模型对西营水库进行年径流预报。结果表明,基于主成分分析的Elman和PSO-SVR中长期径流预报模型在率定期和检验期的合格率均满足相关规定对作业预报模型的精度要求,可为石羊河流域中长期径流预报提供实际支撑,为石羊河流域开展水资源优化配置和水量调度提供依据。     

农灌区地下水开采对径流的影响模拟研究

农灌区地下水开采对流域水文过程具有重要影响。针对农灌区,基于新安江模型,建立了考虑地下水埋深对降水入渗补给量、潜水蒸发量以及河川径流量影响的计算模型。利用淮河临涣集流域实测气象、水文资料,对模型进行了参数率定及模型验证,分析了模型参数对河川径流和地下水埋深影响的敏感性,模拟研究区不同开采对径流的影响程度。     

基于K均值聚类分析的流域洪水实时分类修正

针对传统的流域实时洪水预报通过率定一组水文模型参数来寻求一个流域径流形成的一般性或平均化规律的方法在特殊情况下误差较大,以及在实时洪水预报误差修正中历史信息未得到充分利用的问题,利用洪水的相似性扩大实时修正信息量,结合K均值聚类分析方法,提出了洪水实时分类误差修正方法。并在沿渡河流域用30场洪水进行分类参数率定,采用分类修正的方法对4场洪水进行实时修正,分析结果表明:实时分类修正方法能大幅提高预报精度尤其是洪峰流量的预报精度。     

利用数字流域特征提高滞后演算法的空间移用效果研究

大量以经验模型或概念性模型为基础的预报方案,是生产实践中积累起来的宝贵财富,如何将这些模型和成果应用到无历史实测径流资料地区(简称无资料地区)的水文预报,是一个很有挑战的问题。以概念性汇流模型中常用的滞后演算法为例,利用数字流域特征对参数做换算后,得到了较好的跨区间移用效果。研究选择了资料条件较好的贵州省龙里站作为假定的无径流资料的目标站,利用灰色关联度分析方法确定修文站为参证站,利用参证站率定模型参数,参数移用到目标站后模拟多场次洪,并与目标站的实测径流数据进行比较。研究成果对于应用比较广泛的其他概念性产汇流模型来说,具有借鉴意义。     

气候变化对和田河径流的影响研究

以和田河为研究对象,根据和田河流域1953-2014年径流数据,以及和田气象站的降水(0.1 mm)、气温、湿度(1%)同时段的数据,采用Mann-kendall突变检验、功率谱分析方法及模比系数差积法分析了和田河流域的气候和径流特征,同时采用标准化方法分析气候因子以及利用逐步回归分析法计算出每个气候因子对径流的影响系数,结果表明:和田河流域降水变化不显著,流域温度变化显著性高。降水变化的周期是5 a、突变年份是2001年,温度变化的周期是13 a、突变年份是1997年。和田河径流有波动上升的趋势,倾向率为0.3123,标准化之后变差系数是0.28,说明径流年际变化比较大且不稳定。计算气候因子对径流的相关性,得出温度对径流的相关系数最大,为0.437,建立回归方程,得出当和田河流域温度偏多或偏少2%时,和田河年径流量会偏多3.2%或偏少0.8%。气候变化对流域径流的影响主要是气温引起的。     

基于SWAT模型的西江流域径流模拟研究

采用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型,在整个珠江流域构建分布式水文模型,对西江流域1951~2008年的月径流过程进行模拟。选取西江流域的迁江、柳州、武宣3个水文站的径流数据,利用SWAT模型自带的敏感性分析模块和自动率定模块,采用LH-OAT敏感性分析方法和SCE-UA算法分别对选取的各参数进行敏感性分析和参数率定,并对率定模型进行验证。敏感性分析结果表明,不同的参数对流域月径流过程表现出不同程度的敏感度,其中CN2、ESCO、SOL_AWC、CH_K2和ALPHA_BF的敏感度较高,是较敏感因子。从率定和验证结果来看,3个水文站的径流模拟效果均较好,Nash-Suttcliffe效率系数ENS均在0.75以上,其中柳州站和武宣站率定期和验证期的ENS在0.8以上。SWAT分布式水文模型在西江流域月径流模拟中的应用效果良好。