基于DEM栅格的分布式BTOPMC模型在水文模拟中的应用

应用一个基于DEM栅格的分布式水文模型BTOPMC(Block-wise use of TOPMODEL)模型进行水文模拟研究.该模型结合IGBP全球陆面土壤覆盖与FAO全球数字土壤组成信息,以栅格为计算单元,进行产流计算;汇流采用Muskingum-Cunge法.为了探讨模型的应用范围,将BTOPMC模型与新安江模型应用于湿润流域与半干旱半湿润流域的水文日径流过程模拟,并采用SCE-UA算法进行模型参数优化.结果表明2个模型均能很好地模拟湿润流域日径流过程,在半干旱半湿润流域BTOPMC模型的模拟效果较差,模型的产流机制需要进一步的完善,以扩大模型的应用范围.     

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。     

用半分布式汇流结构改善新安江模型参数外推能力研究

在前人成果的基础上,进行了提高新安江模型参数外推能力的研究工作。借鉴半分布式水文模型的汇流计算思路,利用数字高程模型提取流域特征、进而计算出流域的时段单位线,并据此修改新安江模型的汇流计算模块。选择资料条件较好的黑龙江省南岔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其上游的带岭站为参证站,利用参证站率定新模型参数、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做比较。结果表明,搭配新汇流结构的新安江模型,其参数在空间上具备一定的外推能力,相对于改进前的新安江模型,改进后的模型参数外推后在峰量、过程的拟合精度上有了明显改善。     

紫荆关流域分布式HEC-HMS水文模型构建及洪水模拟

国内外学者利用HEC-HMS水文模型模拟流域降雨径流过程,发现该模型有良好的适用性。【目的】提高紫荆关流域洪水模拟精度。【方法】采用紫荆关流域水文气象及下垫面资料,将流域划分为11个子流域,通过选择产流和汇流计算方法,构建了该流域分布式HEC-HMS水文模型,并从历史实测暴雨洪水事件中选择14场洪水对构建的HEC-HMS水文模型进行了参数率定和模型验证。【结果】率定的各子流域产流参数基本相同,由于各子流域面积不同导致汇流参数也不同。模拟的洪峰流量和洪量相对误差均在20%以内,纳什效率系数为0.51～0.95,模拟与实测的洪水过程线吻合较好,模型模拟精度较高。【结论】构建的水文模型能反映紫荆关流域实际的产汇流过程,可用于该流域洪水过程模拟和洪水预报。     

参数区域化在乏资料地区水文预报中应用研究综述

乏资料地区的水文响应预测是水文研究领域探讨的重要问题。目前解决乏资料地区水文响应预测的最常用方法是参数区域化,从水文模型、参证流域以及区域化具体方法 3个方面总结了国内外参数区域化的研究成果,针对参数区域化具体方法的适用性、各种方法存在的不足以及不确定性问题进行了重点剖析。并且提出了未来需要重点研究具有物理机制的水文模型,以减少水文模拟对模型率定的依赖程度,进而从根本上解决乏资料地区的水文预报问题。     

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SWAT模型的皇甫川流域径流模拟研究

随着气候变化和人类活动影响,分布于干旱半干旱地区的河川径流量显著减少,这已引起严峻的生活生产及生态等方面问题。本文基于SWAT模型,成功构建典型干旱半干旱地区皇甫川流域分布式水文模型,采用1990-1999年月径流资料进行参数率定,2000-2004年月径流资料作为模型验证,对模型的适用性做了评估。研究结果表明：率定期的Nash-Sutcliffe系数Ens值和相关系数R2均为0.80,相对误差Re为-4.6%,验证期的Ens值为0.66,相关系数R2为0.67,相对误差Re为10.1%,总体模拟结果较为满意。这为干旱半干旱地区分布式水文模型的应用奠定了基础,为皇甫川流域未来的水资源规划管理提供了科学参考依据。     

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。     

降雨输入不确定性对SWAT模型径流模拟的影响研究

降雨输入是水文模型不确定性的主要来源之一,开展降雨输入不确定性对分布式水文模拟影响的相关研究具有重要意义。基于SWAT分布式水文模型,将最邻近法、泰森多边形法、距离平方倒数法和克里金法引入子流域的面雨量计算,模拟淮河流域息县水文站1985-2000年的径流系列,并在改变站网密度及空间分布的条件下进一步研究了不同降雨输入模式对径流模拟精度的影响。结果表明:总体而言,四种插值方法的径流模拟精度较高,说明SWAT模型在息县流域具有较好的适用性;在息县流域现有雨量站数目下,距离平方倒数法的整体模拟效果最佳;当雨量站密度变化时,最邻近法的模拟精度更加稳定,说明在雨量资料不充足的地区该方法可能更具有优势。     

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。     

TRMM/GPM和Stage IV降水产品在小流域水文模拟效用评估

以地面观测降水作为参照,在美国俄克拉荷马州Little Washita River流域,对比分析了TRMM 3B42 V7,GPM-IMERG卫星降水和Stage IV雷达降水的精度,并用这3种降水产品驱动CREST分布式水文模型,评估了其水文模拟效用.研究表明:3种降水产品与地面降水的相关系数均大于0.5,通过了0.05置信水平检验;GPM-IMERG和TRMM3B42 V7卫星降水对无雨和微雨存在低估,对大雨和暴雨存在高估;总体上,Stage IV降水精度最好,其次GPM降水精度优于TRMM 3B42 V7.在水文模拟效用评估中,设定相同率定期,分别使用3种降水产品率定CREST模型参数,得到率定参数集后,在相同验证期对流域日径流过程进行模拟.对比结果表明:Stage IV雷达降水在小流域水文模拟中效果最好,GPM-IMERG次之,TRMM 3B42 V7模拟效果不理想.     

基于SUFI-2参数最适置信区间的参数优化方法结果对比分析

研究水文模型参数置信区间对于径流模拟的影响,对SWAT模型校准应用具有重要意义.将麻城市举水河流域作为研究区域,选取1953-2006年(1995-1996年为预热期,1997-2000年为率定期,2001-2004年为验证期)的月径流实测资料,并采用SUFI-2方法识别出敏感性参数的置信区间进行模拟,比较参数置信区间影响前后的3种优化算法(GLUE、PSO、Parasol)径流结果并进行适用性分析.结果表明:初次模拟仅SUFI-2算法符合模拟精度要求,但模拟精度不高,GLUE、PSO、Parasol算法不满足精度要求;采用参数最适置信区间后二次模拟模型的精度大大提高,GLUE、Parasol算法均满足R2>0.7,NSE>0.7,表明此时模型模拟效果较好,相较于SUFI-2算法更适用于本研究区域;故选择适宜的优化参数方法前,可先采用SUFI-2方法获取适宜参数置信区间,在此基础上进一步进行参数率定,可提高参数率定的精度.     

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。     

基于HBV模型的牡丹江流域的水文过程模拟研究

流域水文模拟是在认识水文规律的基础上对流域水文过程的一种数学描述。开展寒区水文过程模拟研究对水资源的可持续利用意义重大。以牡丹江流域5个水文站为研究对象,利用HBV模型模拟了流域的径流过程,讨论了参数的敏感性。结果表明,在资料较为充分的条件下,HBV模型对牡丹江流域模拟结果总体良好,模型效率系数大多在0.5以上,可适用于我国寒区水文过程的研究。资料的可利用性对模拟精度影响显著,在资料相对欠缺的流域模拟精度相对较差,资料短缺地区的HBV模型应用成为了亟待研究的重要方向。     

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。     

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。     

DHSVM模型在沱沱河流域的径流模拟适用性分析

探讨了如何建立分布式水文土壤植被模型DHSVM(The Distributed Hydrology Soil Vegetation Model)。分析了DHSVM模型在高寒地区沱沱河流域的适用性,并且以实测的径流对模型进行校正。率定期和验证期模型的纳什效率系数分别达到0.82和0.84,说明DHSVM模型可以较好的模拟沱沱河流域的水文径流过程,具有一定的适用性。模型模拟过程中,部分年份的径流模拟效果稍显欠佳,模型参数的不确定性也给模型模拟带来了一定的误差,需要进一步研究改进。     

基于HEC-HMS模型的四川省无资料地区设计洪水计算

针对分布式水文模型在无资料地区推求设计洪水时存在参数难以率定的问题,提出了采用现有四川省综合单位线成果的HMS分布式水文模型,并运用到琼江上游某工程断面设计洪水计算中。该方法的计算结果与推理公式法、综合单位线法计算成果相差不大,计算结果基本合理。实例应用结果表明,结合综合单位线法的HMS分布式水文模型的计算方法可以应用于四川无资料地区的设计洪水计算。由于分布式水文模型能够较好的反映流域的物理特征,因此该法的计算结果对于设计洪水成果的选取具有一定的参考价值。     

基于SWAT模型的卧虎山水库流域径流模拟

为探讨SWAT模型在中小流域的适用性,以卧虎山水库流域为例,在3S技术的支持下,制备了SWAT模型所需的DEM、土地利用、土壤及气象等数据库,构建了卧虎山水库流域SWAT分布式水文模型,并以2007-2009年实测数据对模型参数进行率定,以2010-2011年数据进行模型验证。结果表明,逐月径流量模拟值与实测值的Nash效率系数、相关系数均大于0.70,相对误差小于15%。总的来说,SWAT模型能够较好地模拟卧虎山水库流域的地表径流过程,可以在该地区推广应用。