地理信息在雨量计算中的应用探讨

利用长江上游干流区域的降雨资料,计算流域面雨量,利用所研究区域上的各固定站点地理信息数据可以推求无资料地区的降水状况。并与算术平均法、泰森多边形法的计算结果进行对比分析,以此研究基于地理信息的插值法的面雨量计算方法的适用性,表明加入地理信息的流域面雨量计算方法在所研究区域是合理的。     

流域水文模型中面雨量的空间插值

以汉江褒河流域上游的江口地区为例,对流域水文模型中子流域面雨量的空间插值方法进行了比较,并应用三水源新安江模型对江口流域的日流量过程进行了模拟,模拟结果表明,在利用一般的面雨量处理方法,反距离加权法（IDW）,克立格插值法（Kriging）及引入面积权重的泰森多边形面雨量处理方法等4种方法中,引入面积权重的泰森多边形面雨量处理方法取得了较其它三种方法更好的精度,在面雨量的处理上这种方法具有一定的优势。     

陕北黄土丘陵区流域面平均雨量推算方法

 面雨量推算方法及雨量站点数的选取是分析流域面平均降雨量的关键。选取降雨数据相对集中的1981—1986年期间陕北黄土丘陵区窟野河、秃尾河、佳芦河流域各雨量站降雨资料,以泰森多边形法计算的流域面雨量值作为参照值,用算术平均值法推求各种雨量站点个数情况组合下的最大相对误差绝对值与雨量站点个数的关系。结果表明:在研究区内,随雨量站站点个数的增加,最大相对误差绝对值呈减少趋势,其中,在窟野河流域,当选取9个雨量站点时,按照上、中、下游均匀选取站点组合的方法所得面雨量值与参照值的相对误差绝对值都在10%以内;在秃尾河以及佳芦河流域,以至少选取3个雨量站点个数,仍按照上述方法选点所得面雨量值与参照值的相对误差绝对值都在5%以内。研究提供了在雨量资料有限的情况下,处理个别雨量站数据缺失而又不影响研究精度的方法以及简单可行的计算方法和理论依据。     

地理因素辅助的黄土高塬典型流域面雨量制图效果比较与评价

为了获取适宜的黄土高塬流域面雨量计算方法,选择算术平均(Am)、泰森多边形(Tsn)、普通克里金(OK)、泛克里金(UK)、反距离权重(IDW)、简单克里金(SK)、考虑海拔的简单克里金(SK_EL)以及将海拔和空间坐标信息作为辅助因子的简单克里金(SK_EXY)和地形插补法(Tr)等9种方法计算了环江下游流域2006—2011年面雨量。结果表明:(1)各年面雨量Am法全流域只有1个数值,无空间分布,Tsn法呈斑块状分布,IDW法在站点周围空间趋势表达不连续,其余6种基于克里金方法的面雨量空间变化趋势基本一致,均是从东南向西北连续递减的等值带,其中OK的插值曲面最平滑,Tr与SK法的结果更加符合降雨随地形的变化趋势;(2)24站测值为基础的单年和多年交叉验证结果均表明各种方法插值所得面雨量的精度以考虑高程和站点空间信息的Tr法最高,SK_EXY其次,并没有一种插值方法在所有的精度检验指标中都最差;(3)当只考虑面雨量值不考虑其空间分布时,可以选择Am与Tsn法相结合,其值接近各种方法的均值,而当综合考虑面雨量值及其空间分布时,则宜选择Tr和SK_EXY法。     

等雨量线的自动绘制方法

针对雨量站点及等雨量线的特征,讨论了一种新的等雨量线追踪途径。该方法首先用二次曲面对不规则站点雨量进行格网化,然后在格网上对等雨量点进行判断、追踪以及在追踪过程中如何消除追踪的二义性。最后对开曲等雨量线和闭曲等雨量线的起点、终点进行了判断。结果表明该方法提高了绘制等雨量线的质量,对于计算流域的面雨量具有重要实际意义。     

基于抗差估计方法的流域水文模型的不确定性分析

流域水文模型的不确定性主要来自水文气象资料的不确定性、水文模型结构的不确定性及模型参数的不确定性等.以危水水库流域中的乌溪沟以上流域为研究对象,采用抗差估计方法探讨了由于雨量资料误差引起新安江模型的不确定性.研究结果表明:误差的大小,发生的站数,对模型的不确定性均有影响.并且误差越大,发生站数越多,对模型不确定性影响越大.采用雨量观测误差三步修正方法先对雨量资料进行处理,然后采用新安江模型进行计算,采用该方法可以有效地抗御雨量资料误差,减少模型的不确定性,提高洪水预报精度.     

HBV模型在富春江水库流域临界致灾面雨量确定中的应用

[目的]研究分析HBV模型对于富春江流域径流序列模拟的适用性,并通过水位与径流量的关系,得到该流域各级水位的临界致灾面雨量,为暴雨灾害风险预警和评估业务提供服务产品,也为富春江水库的生产调度提供重要依据。[方法]以富春江水力发电站为研究区,应用研究区气象资料和HBV水文模型开展研究。[结果](1)应用HBV水文模型模拟富春江流域径流量,在序列的率定期和验证期,模拟与实测的径流过程分布一致,模拟径流峰值区与大降水的实况分布比较一致,模拟与实测洪峰的平均相对误差小于5%,经率定后的HBV模型在富春江流域的模拟效果较好。(2)通过建立降水、径流、水位三者的响应关系,可以确定水库在警戒水位、设计洪水位时不同前期水位的临界面雨量。[结论]HBV水文模型在研究区具有一定的适用性。当预报有临界面雨量时,水库可以根据雨量、径流的预报信息做出对水位的科学调控。     

山洪灾害防治雨量预警指标计算方法探讨

山西省的山洪灾害防治非工程措施建设正在火热进行中,山洪防治预警指标确定结果对洪灾防御至关重要。计算临界雨量是进行山洪灾害预测、预报和预警的重要参数之一。应用《山西省水文手册》中的双曲正切产流模型与单位线流域汇流模型,对流域进行产汇流模拟分析,根据警戒流量,反推能产生相应洪水的雨量来作为警戒雨量值。介绍了基本方法,并进行了实例验证,对全省的防洪减灾具有十分重要的现实意义。     

基于HBV模型的尼洋曲流域上游洪水致灾临界面雨量研究

[目的]建立工布江达以上尼洋曲流域的降水—径流关系,构建该流域的致洪临界雨量指标,以期为开展山洪气象预警工作提供参考。[方法]根据流域暴雨洪水致灾机制,利用地面气象观测和CMORPH资料,基于HBV水文模型进行计算分析。[结果]利用2007—2011年观测数据对HBV水文模型的参数优化和率定,模拟数据与观测数据的确定性系数为0.91,NASH效率系数为0.89;采用2012—2014年观测数据进行验证,确定性系数为0.86,NASH效率系数为0.85,率定期和验证期的平均相对误差均为3.1%,表明经过率定的HBV模型对尼洋曲上游流域具有较好的适用性。[结论]尼洋曲流域的洪水过程不仅与实时降水的面雨量有关,还与前期基础水位有关,致灾临界面雨量随前期基础水位升高而减小,并且随着前期水位的变化,临界雨量值呈现了非线性响应特征。     

岔巴沟流域次暴雨产流无量纲模型

为了建立小流域次暴雨产流预报模型,在岔巴沟流域选取大小不同的4个小流域10 a水文资料,分析降雨、地貌等因素对流域产流的影响,选取主要因素最大30 min雨量、最大30 min雨强、流域沟道比降、流域面积和流域狭长度。用无量纲参数和逐步回归分析的方法估计模型参数,得到了岔巴沟流域次暴雨产流无量纲模型,用模型预报结果与实测结果对比,模型预报精度为70%。结果表明,所建立的模型具有参数少、结构简单、量纲和谐、物理意义明确的特点,可为流域产流模型进一步研究提供参考。     

基于物元分析的流域产流预报

利用前期的预报因子进行计算,使物元分析具有了预报功能。通过反复调整各因子的等级分界值(经典域和节域),可以使流域产流计算等级和实际等级的拟合率达到最大,其结果比较好。实例表明这是流域产流预报的一种有效的新方法。     

流域降雨侵蚀产沙过程水沙传递关系研究

利用窟野河王道恒塔站以上流域20多次径流含量大于300kg/m^3的降雨径流泥沙资料，初步分析了流域降雨空间分布及其影响雨量对流域产沙的影响，并建立了流域降雨侵蚀产沙过程的水沙传递关系，研究结果表明，降雨空间分布及前期影响雨量对水沙传递关系的影响是显著的，此顶研究对提高流域侵蚀产沙预测预报精度和可靠性具有得要的意义。     

丹江口库区西河小流域水土流失定量遥感监测研究

研究选用中国科学院南京土壤研究所卜兆宏水土流失定量监测模型QRSM,应用"3S"技术,选用高分辨率1∶1万地形图和ALOS遥感数据,将影响水土流失的各因子值可精确计算到每个像元,以丹江口库区西河小流域为重点试验研究区在长江上游地区进行了研究。对模型各因子计算进行了误差处理和参数调整,并对QRSM模型中雨量预报PI算法与USLE模型经典算法EI两种不同算法得出的R值进行了精度对比,结果表明PI算法雨量预报准确率达到86.2%。监测结果得出,西河小流域水土流失面积1 901.00hm2,占总面积的48.4%,其中轻度流失面积685.64hm2,中度流失面积253.86hm2,强度流失面积428.16hm2,极强度流失面积450.04hm2,剧烈流失面积83.30hm2,分别占流失总面积的36.1%,13.4%,22.5%,23.7%,4.3%。流域内年土壤侵蚀总量为10 350t,侵蚀模数为2 633t/(km2·a),属中度水土流失类型区。流域的北部是治理区,南部是对照区,北部治理区水土流失面积降低到了15%以下。选择侵蚀程度严重的马槽沟子流域,通过模型监测水土流失量与实测泥沙量数据比较,模型水土流失预报精度高达89.6%。该研究将监测模型推广应用到长江流域上游地区,对逐步实现对长江流域水土流失的监测预报具有前瞻性,并对其它小流域也有一定的理论参考和实践推广示范及技术支撑等价值。     

宁夏清水河流域近60年降水量及入黄沙量变化

为了揭示黄河上游水沙变化成因,根据清水河流域的降雨、径流、输沙等实测资料,采用Mann-Kendall趋势及突变检验、“水文法”、“水保法”等方法,分析了不同时段降雨特征值及入黄沙量的变化情况及沙量变化成因。结果表明:1958-2015年,年雨量、汛期雨量、主汛期雨量未发生显著变化及突变;流域控制站泉眼山的多年平均沙量为0.248亿t,1990-1999年来沙量最大,2010-2015年来沙显著减少;流域人类活动减沙量随时间呈先减小后增大的趋势,主要与下垫面的水利水保工程建设及流域坡面治理密切相关;2000年以来,流域水土保持坡面措施及淤地坝数量大幅增加,减沙效益日益显著,其中2010-2015年流域面上的水土保持措施减沙量为733万t,减沙贡献率达12%。清水河近期入黄沙量减少的主要原因是人类活动导致的下垫面变化,流域自2000年起逐步加大水土流失治理力度,2010年以来减沙效益显著增加。     

局域雷达雨量计在流域泥石流预警预报系统中的应用

为应对泥石流等突发性地质灾害,需要建立现代化的流域泥石流预警预报系统。局域雷达雨量计作为日本近几年为泥石流等地质灾害监测研制的一种新仪器设备,与大型雷达相比的最大特点在于可以进行局部范围的观测,因此便于观测降雨强度空间分布差异大的降雨过程。基于局域雷达雨量计的流域泥石流预警预报系统主要包括信息收集、信息处理、信息传输3个子系统。在我国流域泥石流预警预报中,建议在传统型由自动雨量观测站、泥石流传感器、警报局等组成的预警预报系统的基础上,分期、分地区、分步骤地引进和推广局域雷达雨量计。     

土壤侵蚀的雨量标准研究初报

 拟定和建立土壤侵蚀的雨量标准,旨在区分发生和不发生土壤侵蚀的降雨事件,从而可以减少计算降雨侵蚀力的工作量,进而在此环节上,为提高土壤侵蚀预报精度提供可能和条件。选取位于皖南山区的歙县华源河流域内所设置的3个径流小区的实测资料为分析样本,以此推求出其侵蚀性降雨雨量标准依次为13.6、14.6和14.77mm。按此标准,可剔除降雨场次50%以上,而漏选的土壤流失量占总侵蚀量的比例在3%以内。     

小流域土壤侵蚀动态过程模拟模型

建立流域土壤水蚀预报模型将为小流域综合治理、土地利用规划等宏观决策提供依据,为小流域水土保持效果有效评价提供参考。通过对小流域侵蚀动态过程的分析,在水流连续方程、动量守恒方程及泥沙质量守恒方程基础上,对坡面－沟道及各沟道间土壤侵蚀时空关系进行合理耦合,建立了流域系统土壤侵蚀动态模拟过程模型;采用有限元方法对土壤侵蚀模拟模型进行数值离散,建立了小流域系统数值离散模型;在确定流域时空离散方法基础上,采用VC++语言编制流域水蚀模拟程序;在室内人工模拟降雨条件下,对模型小流域50 mm/h降雨强度,5 min降雨历时情况下土壤侵蚀情况进行模拟,在得到流域内典型点处径流流量、径流含沙量及各沟道流速动态过程的同时,将流域内各沟道出口处模拟结果与测量结果比较,径流流量、径流含沙量、流速模拟精度均高于80%。研究结果表明小流域土壤侵蚀模拟模型的建立是可靠的,模型的数值离散方法及编制的计算程序是完全可行的。这一模型的建立将为小流域土壤侵蚀动态过程的模拟预报及实现由小流域向中大流域的侵蚀动态模拟预报提供一定的理论基础。     

东北半干旱区不同耕作方式下的侵蚀性降雨标准比较

[目的]侵蚀性降雨标准是计算土壤流失的关键指标,侵蚀性降雨标准的拟定与耕作方式密切相关,比较同一地区不同耕作方式下的侵蚀性降雨标准差异,对于提高区域土壤侵蚀预报精度具有重要意义.[方法]根据东北半干旱区径流小区2013～2019年共7年的降雨径流观测资料,采用频率分析法,拟定几种典型耕作方式下的侵蚀性降雨雨量标准,并进...     

基于FloodArea模型的新疆尼勒克县暴雨山洪临界雨量的确定

[目的]对尼勒克县科蒙乡吉林台苏河流域2016年6月17日发生的特大山洪过程进行模拟并结合实地考察淹没水深对模拟结果进行验证,进而确定其山洪致灾临界雨量。[方法]以新疆尼勒克县典型山洪沟为研究对象,基于FloodArea淹没模型,利用流域内气象站降水资料、高程数据及相关基础地理信息数据,选取山洪预警点并分析预警点处不同累计时效的面雨量与模拟洪水过程线的相关关系。[结果]该流域洪水的淹没水深与对应累计9h面雨量相关性最高,确定了预警点处累计9h的4级风险等级对应的致灾临界值分别为12.80mm(4级),25.78mm(3级),45.24mm(2级),64.71mm(1级)。[结论]淹没模型FloodArea能够较为准确地模拟出研究区暴雨山洪个例淹没过程,根据其模拟结果能够反演出不同风险等级条件下该流域的山洪致灾临界面雨量。     

半干旱地区土壤盐碱化预报研究-以吉林省西部洮儿河流域为例

通过对地下水盐均衡和包气带的盐通量及积盐率计算,用土壤盐碱化预报模型,对吉林西部洮儿河流域不同地貌单元进行了土壤盐碱化预报研究,流域内土壤盐碱化发展的总体趋势加重,但不同地貌单元的发育程度有很大的差别,从流域的上游到下游,土壤盐碱化人无到有,由轻到重。传统上用发展速率的方法预测盐碱化是不严谨的。