分布式水文模型的图形用户界面开发--在黄河小花间的实例应用

分布式水文模型是当今水文模型发展的趋势 ,是研究变化环境下水文循环与水资源演化规律的理想工具。图形用户界面 (GUI)技术在分布式水文模型中的应用 ,不仅为模型提供了应用的平台 ,更重要的是使复杂的模型具有简单易用性 ,为非专业用户的使用提供了方便 ,分布式水文模型GUI的开发是一个必然的趋势。黄河小花间水文模型为一个松散藕合型、小时为时间尺度的分布式水文模型 ,针对该模型开发的GUI为模型提供数据管理、参数率定、模型运行和结果输出的整体功能。模拟结果表明 ,模型运转良好。     

玛纳斯河流域水文循环二元分化生态效应研究

人类活动对水资源的集约高效利用使绿洲水文循环产生了二元分化,天然、人工水循环的彼此消长,改变了水资源在人工绿洲、天然绿洲及过渡带之间的时空分布和转化条件。以新疆玛纳斯河流域为靶区,根据已有的分布式水文循环模型及水文监测资料统计分析得出,绿洲引用水对2000m以上的山地暂无影响,但平原区水循环发生了了以人工水循环为主导的二元分化。人工绿洲、天然绿洲、过渡带和荒漠间生态统一性出现无序化趋势,造成绿洲-荒漠生态呈现出对抗趋势。     

气候变化对干旱缺水区中尺度流域水文过程的影响

基于1997-2003年的气象水文资料,选择了黄土高原泾河流域上游,对半分布式生态水文模型SWIM进行了率定和验证,并以流域历史气象条件为基准,固定其它气候因素不变,针对单一气候因素变化(降水或温度)进行了情景模拟,分析、评价了降水和温度对流域径流量、蒸散量和土壤蓄水量各水文过程的影响。结果表明:流域降水量增加(减少),年径流、蒸散及蒸散分量、土壤蓄水量均增加(减少),且降水转化为各水量平衡分量的比例大小依次为径流量(蓝水)>蒸散量(绿水)>土壤蓄水量;流域温度升高,蒸散及其分量随之增加,但径流和土壤蓄水量则随之相应减少。研究结果对于变化环境下的干旱区流域水资源管理具有一定的意义。     

黄河流域内蒙古区间降雨径流模拟及水量平衡分析

以黄河内蒙古流域为研究区,利用GIS/RS技术获取流域水循环空间分布信息,选取黄河上游石嘴山、中游万家寨水文站为研究区的入、出站,利用近30年的降水等气象资料和近10年的水文资料,构建了基于SWAT(Soil and Water Assessment Tool)分布式水文模型的黄河流域内蒙古区间的降雨径流模型。通过对模型的校准、验证,初步分析了该区间降水与径流量的关系及水量平衡。结果表明:黄河流域内蒙古区间农用灌溉、池塘蓄水等人为因素对径流量的影响要大于气候变化对其的影响;且在干旱的气候条件下,降水少,蒸散发量较大,从年尺度上看,通过降雨形成的径流量是非常有限的。构建的模型基本能够反映黄河流域内蒙古的月径流水文过程,水量平衡分析也揭示了当地干旱气候下径流的特征。     

基于径流量模拟的渭河流域有机污染负荷削减方案研究

采用分布式水文模型(GBHM2),基于GIS/RS平台,按照渭河流域现状地理、地貌、土地利用类型、植被覆盖条件和2004年社会经济情况,构建了模型需要的空间数据库与属性数据库,模拟了研究区域渭河流域现状条件下,9个子流域日径流量的变化,取得了满意的成果。在此基础上,借助GIS技术,分析了流域工业与生活污染源CODCr在各模拟子流域中的分布情况,结合流域丰、枯水期CODCr这一特征指标的变化,同时考虑了流域点源与面源有机污染负荷的影响,确定了各模拟子流域年CODCr污染负荷消减系数,实现流域水环境功能目标,流域模拟年CODCr污染负荷削减总量为15.7万t。     

基于SWAT模型的山区日径流模拟在玛纳斯河流域的应用

针对玛纳斯河流域山区水资源对径流的显著影响,建立适合于该流域的SWAT分布式流域水文模型。结果表明,采用1980-1995年数据模拟,验证了玛纳斯河流域控制性站(肯斯瓦特水文站)的日径流的模拟过程基本上反映了实际情况。模拟相对误差RE为17%、Nash Sutcliffe效率系数Ens为0.73,为新疆山区河流建立分布式流域水文模型提供了参考。     

区域尺度分布式水文模拟的时空分辨率

基于数据实验,就区域尺度分布式水文模拟中时空分辨率匹配问题进行讨论,就分布式水文建模中时空分辨率匹配问题提出建议。结果表明:低分辨率高程数据在区域水文要素空间离散过程中,导致边界错位、高程趋于集中、坡度变缓、河网稀疏失真等不良后果,在区域水文模拟研究中,应根据不同时间尺度对应的科学计算需求,选择适宜的空间分辨率数据进行模型平台构建。     

SWAT模型及SUFI-2算法在秃尾河上游流域径流模拟中的应用

通过构建处于干旱和半干旱地区的秃尾河流域(上游)的水文、气象、土地利用土壤等数据库,利用基于分布式的SWAT模型对该流域的水文过程和产流机制进行模拟,并通过改进的SUFI-2算法对模型参数进行不确定分析、率定和验证,探讨SWAT模型在于旱和半干旱流域的适应性.采用1977-1983年的月径流实测数据进行模型率定,用1984-1989年的月径流数据进行模型验证.验证结果表明:该研究流域年径流相关系数(R2)和模型效应系数(Ens)均小于0.6(通常认为当模拟结果期望值大于0.6时,模型能比较准确地描述了研究流域的水文过程);月径流相关系数和模型效应系数超过或者接近0.6的水平;汛期(5-10月)模型径流相关系数和效应系数最高(超过或接近0.8).研究表明通过改进的SWAT-SUFI模型能较好地模拟研究流域的汛期径流,而对全年径流和枯水期的径流模拟不够理想.     

瓦赫什河流域月径流过程模拟研究

用水文模型模拟流域的径流过程有助于我们掌握流域径流的影响因素及变化趋势。文中以塔吉克斯坦国瓦赫什河流域为研究区,采用含融雪结构的新安江模型模拟该流域1976-1985年的月径流过程,利用出山口实测径流数据对模型进行率定和检验。模拟径流过程基本符合实际径流过程的变化趋势,径流量相对误差在20%以内。结果表明:含融雪结构的新安江模型基本可以反映该流域产、汇流的主要物理机制;瓦赫什河流域径流对气温的变化较敏感,并与气温有较好的同步性。     

基于CMADS气象数据集的延河流域径流量变化模拟及分析

文中对中国大气同化驱动数据集(CMADS)和传统气象站数据的降水空间分布、变化趋势和相关性进行了分析,并基于以上两种数据分别驱动SWAT水文模型,模拟延河流域的多年径流量.同时,利用甘谷驿水文站的实测径流数据进行模型参数的率定和验证,构建适合研究区域特征的分布式水文模型.结果 表明:1) CMADS和传统气象站数据的年...     

Long-term variations in runoff of the Syr Darya River Basin under climate change and human activities

In this study,we analyzed the hydrological and meteorological data from the Syr Darya River Basin during the period of 1930–2015 to investigate variations in river runoff and the impacts of climate change and human activities on river runoff.The Syr Darya River,which is supplied by snow and glacier meltwater upstream,is an important freshwater source for Central Asia,as nearly half of the population is concentrated in this area.River runoff in this arid region is sensitive to climate change and human activities.Therefore,estimation of the climatic and hydrological changes and the quantification of the impacts of climate change and human activities on river runoff are of great concern and important for regional water resources management.The long-term trends of hydrological time series from the selected 11 hydrological stations in the Syr Darya River Basin were examined by non-parametric methods,including the Pettitt change point test and Mann-Kendall trend tests.It was found that 8 out of 11 hydrological stations showed significant downward trends in river runof f.Change of river runoff variations occurred in the year around 1960.Moreover,during the study period(1930–2015),annual mean temperature,annual precipitation,and annual potential evapotranspiration in the river basin increased substantially.We employed hydrological sensitivity method to evaluate the impacts of climate change and human activities on river runoff based on precipitation and potential evapotranspiration.It was estimated that human activities accounted for over 82.6%–98.7%of the reduction in river runoff,mainly owing to water withdrawal for irrigation purpose.The observed variations in river runoff can subsequently lead to adverse ecological consequences from an ecological and regional water resources management perspective.     

基于网格水文单元的流域水资源自然再生能力评价

首先,从水资源自然再生能力的基本概念探讨入手,提出了一种网格水文单元水资源自然更新率概念,用以表证该网格水文单元的水资源自然再生能力;在此基础上,建立了一种全新的水资源自然再生能力评价方法。其次,在基于GRID的泾河流域水量动态平衡模拟基础上,通过逐网格计算泾河流域1996年各月水资源自然更新率,来对泾河流域1996年水资源自然再生能力进行评价。评价结果表明:泾河流域水资源自然再生能力在年内时间尺度上存在明显的准周期运动规律。泾河流域水资源自然更新率在-1.5到1.5之间,4月为最低值,6月为最高值,整个趋势受降水量的影响较大,丰水期与枯水期差别明显。与此同时,泾河流域水资源自然再生能力也存在明显的空间分布规律,具体表现为泾河流域中部的水资源自然再生能力最高,流域南部地区中等,流域北部水资源自然再生能力较弱。水资源的这种空间分布规律主要取决于该流域降水、蒸发,以及植被与土壤等下垫面空间分布规律。     

西北干旱区内陆河流域水资源系统与生态环境问题

西北干旱区内陆河流域以水为纽带构成一个完整的山地——绿洲——荒漠水循环系统，系统内水资源、生态环境及其两者之间相互关联。人类经济活动和水资源开发利用已影响到内陆水文状态并导致生态环境的严重退化。水资源的持续开发利用和生态环境的综合治理要考虑系统的相互联系，以流域为单元，加强水资源的统筹调配和高效利用；强化科学管理和保护，促进经济和生态环境协调发展。     

基于DEM的延河流域水文特征提取与分析

基于DEM数据,依据地表径流漫流模拟算法,使用ArcGIS软件中的水文分析工具,提取与分析延河流域河网特征及相关信息,并与1∶25万地形图数字化水系进行分析比较。结果表明:集水面积阈值是决定河网提取精度的关键参数,阈值越大,提取河网越稀疏,反之则提取河网越密集;随着集水面积阈值的增大,河源数和河网密度、河流的级数、总河长等随之减少,但主河长变化不大;当阈值为5.51 km2时,提取河网与实际较吻合。因此,基于90m分辨率的DEM数据提取延河流域水系和子流域是切实可行的,可以作为数字流域建设与水资源管理的基础数据。     

内陆河流域水资源分配的二层性及其优化分析

本文利用二层系统最优化理论，提出了内陆河水资源优化分配的二层动态规划方法及其数学模型，以黑河流域为例，验证了该方法的有效性。     

分散型流域农业非点源污染模型研究

本文以探讨农业非点源污染形成的主要机制和预测流域农业非点源污染为目标 ,从研究方法和实践应用两方面进行了深入的研究。以辽西地区典型农业小流域非点源污染形成的特点为基础 ,将机理与建模理论相结合 ,通过建立一个包含流域水文模型、产污模型、汇污模型等子模型的模型系统 ,进行农业非点源污染的预测。建模中针对流域内非点源污染现象的空间差异 ,采用分散参数结构的建模思想 ,运用一种以等级为基础 ,兼顾尺度效应的流域空间单元划分方法 ,同时还探讨了 GIS与模型相结合的途径 ,包括利用 GIS进行空间分析 ,建立和管理模型所需的数据库等。应用结果显示了该模型系统具有良好的适用性和灵活性。     

基于环境同位素的陇东盆地地下水分析

目前同位素技术在水文水资源领域应用非常广泛,也取得了较大的成果,研究地下水同位素对于有效开发利用水资源和预测地下水环境的变化具有重要的意义.根据陇东盆地同位素测试结果,分析盆地地下水同位素分布特征,追溯地下水的来源及运移过程.结果发现:陇东盆地地下水均来源于大气降水,地下水循环具有浅层循环与深层循环两种模式.浅层地下水积极参与现代水循环,可更新能力较强,地貌对地下水径流控制作用明显.深层地下水为古地质时期补给形成的,水交替径流缓慢,可更新能力弱,地下水径流受地质构造控制,从向斜两翼向核部汇集在盆地中部排泄于河流基准排泄面.     

Hydrological and water cycle processes of inland river basins in the arid region of Northwest China

The increasing shortage in water resources is a key factor affecting sustainable socio-economic development in the arid region of Northwest China(ARNC). Water shortages also affect the stability of the region's oasis ecosystem. This paper summarizes the hydrological processes and water cycle of inland river basins in the ARNC, focusing on the following aspects: the spatial-temporal features of water resources(including air water vapor resources, runoff, and glacial meltwater) and their driving forces; the characteristics of streamflow composition in the inland river basins; the characteristics and main controlling factors of baseflow in the inland rivers; and anticipated future changes in hydrological processes and water resources. The results indicate that:(1) although the runoff in most inland rivers in the ARNC showed a significant increasing trend, both the glaciated area and glacial ice reserves have been reduced in the mountains;(2) snow melt and glacier melt are extremely important hydrological processes in the ARNC, especially in the Kunlun and Tianshan mountains;(3) baseflow in the inland rivers of the ARNC is the result of climate change and human activities, with the main driving factors being the reduction in forest area and the over-exploitation and utilization of groundwater in the river basins; and(4) the contradictions among water resources, ecology and economy will further increase in the future. The findings of this study might also help strengthen the ecological, economic and social sustainable development in the study region.     

区域平均雨量估算对径流模拟精度影响问题的研究

较大流域的降水通常具有时空分布不均匀的特点,往往在雨量站较少情况下采用测站范围以内的降水量均化值对径流进行模拟精确偏低。本文分别采用分块法、单元格点法以及DEM法计算区域平均降雨量,并在此基础上建立潘家口水库来流预测模型。比较模型的模拟结果发现,以DEM法计算区域平均雨量值作为预测模型的输入所模拟的效果优于另外两种区域平均雨量计算方法,且预测结果令人满意。