SWAT模型及其应用

SWAT模型是美国农业部开发的长时段的流域分布式水文模型。它能够利用GIS和RS提供的空间数据信息，模拟复杂大流域中多种不同的水文物理过程，包括水、沙、化学物质和杀虫剂的输移与转化过程。从SWAT模型的原理、结构、应用及评价等方面对该模型作一综合性评述，为我国水文模型的建立提供参考。     

基于传递函数的土壤数据库缺失数据的填补研究

数据缺失在土壤调查研究中是一个非常普遍的现象,处理不当一定程度上会影响研究结果的可靠性。土壤转换函数(pedotransfer functions,PTFs)是简单、快速、大批量填补土壤数据库缺失信息的有效手段。但目前分析和厘定我国土壤数据库缺失数据特征的研究较少,针对土壤数据库缺失数据的填补方法也亟待规范。本文对我国第二次土壤普查数据库进行分析,探讨该数据库的数据缺失特征,并对数据缺失严重的土壤属性进行预测,以期为今后的土壤数据库缺失数据填补工作提供参考。总体来看,质地(砂粒、粉粒和黏粒含量)、pH、有机质、全氮、全磷、全钾是土壤普查中最基础的调查项目,这些土壤属性信息的完整性最好。有效磷、速效钾和阳离子交换量数据有一定的缺失。碱解氮、容重、砾石含量、各种类型氧化铁数据缺失严重。在填补缺失数据时,建议首先考虑模型的稳定性,尽量使用那些相对稳定且数据完整性好的土壤属性来预测缺失数据。我国第二次土壤普查数据库基本都缺少空间属性信息,在填补缺失数据时最好采用简单而相对稳定的回归模型。利用回归分析得到的土壤传递函数可以较好地实现容重、碱解氮和部分阳离子交换量缺失数据的填补工作。尽管如此,由于部分土壤属性信息有一定的时效性,应用传递函数时要注意数据源的历史背景。     

基于时间序列分解方法的太湖未来特征水位预测

基于太湖沿湖5个水文台站1956—2006年的逐日平均水位数据,提取得到了逐年特征(平均、最高和最低)水位,运用时间序列分解方法模拟和预测了太湖未来15a的特征水位,并探讨了太湖未来洪灾情势。将水位序列分解为趋势成分、周期成分和随机成分,得到时间序列分解模型,并进行了水位序列模拟和预测。分析结果表明,该模型的模拟精度比较理想,可以实现未来较长期的特征水位预测。预测得到未来15a后的最高水位可能达到4.05m,显著超过太湖警戒水位,因此需引起相关部门的重视。     

基于核密度估计的AM-MCMC算法在径流模拟中的应用

目前,水文研究领域难点问题之一是对资料缺乏或无资料区域进行的径流概率模拟研究。据此,对月径流概率密度函数采用Kernal核密度估计法进行估算,并采用AM自适应取样算法的MCMC模型进行月径流量的模拟预测分析;以辽宁省大伙房水库为研究对象,利用Kernel核密度估计的AM-MCMC算法进行径流模拟研究。研究表明:所构建的径流预测分析模型表现出较高的精确性和可靠性,模拟预测结果与径流实际状况保持良好的一致性,在水文资料缺乏或资料缺失的地区进行径流模拟预测分析时具有良好的应用价值并值得推广应用。     

基于粗糙集理论与ANFIS的坡地入渗预测

<正>降雨入渗是坡地水文循环的中心环节,长期以来是土壤侵蚀、非点源污染、水资源管理等科学研究的重点内容[1-4]。有些学者利用人工神经网络进行模拟预测[5]取得了一定的效果,但人工神经网络不能处理和描述模糊信息。传统的模糊系统具备处理非线性及模糊语言信息的能力,但是传统的模     

基于ANN技术的大型灌区节水改造后农田水环境预测

为了研究大型灌区节水改造后区域农田水环境的变化及可能引起的环境负效应,该文以中国黄河河套灌区为案例,通过区域水盐动态的监测和多年水文、地下水资料的分析,以三个不同尺度下的试验区为研究对象,用人工神经网络技术中的BP、RBF模型对农田地下水文和土壤水盐变化进行了系统预测,求得中国内蒙古河套灌区在未来不同节水水平下灌区地下水文、土壤水盐的变化趋势,并与传统的有限元数值法和水均衡法的结果进行了对比,得出的预测结果具有一定的合理性和一致性。说明人工神经网络技术在进行复杂系统的模拟预测中显示突出的优势,可获得较好预测效果,适合未来因子变化的区域趋势估计,提出了在气候干旱、土壤盐渍化灌区的科学引水量应存在一个适度的环境安全阀值,可以为大型灌区节水改造提供宏观管理决策依据。     

关于区县水土保持监测公报内容与改革的思考

发布区县水土保持监测公报是区县水行政主管部门的法定职责,其最终目的是为政府决策、经济社会发展和公众服务,满足政府、社会和公众对水土保持信息的需求,实现水土保持数据和信息共享。对北京市各区历年水土保持监测公报进行对比分析后发现,以径流、泥沙等原始数据为主的区水土保持监测公报存在着数据原始、信息滞后、针对性不强等问题,难以起到应有的作用。为提高区县水土保持监测公报的作用和影响力,建议进一步增强区县水土保持监测公报的信息时效性、内容针对性和公众服务性。     

干旱-半干旱地区深层渗漏研究方法综述

深层渗漏(DP)是水文循环的重要环节,准确评价DP对于分析水文循环规律,合理制定水资源规划和地下水可持续利用具有重大意义,尤其是在水资源短缺的干旱-半干早地区,开展该项研究更具价值.目前,干旱-半干旱地区DP的评价方法主要有经验方法、物理方法、示踪方法和数值模拟方法.由于经验系数需要校正,因而经验方法应用到其他区域受到限制;物理方法又可分为蒸渗仪法、土壤水分通量法、水量平衡法、达西方法以及地下水位动态监测法;示踪方法主要从示踪剂的峰值、剖面形状和总含量来计算DP,此方法不是对DP的直接测定,且没有考虑示踪剂的空间变异;数值模拟理论上可对各种条件下的DP进行模拟和预测,但获取参数的难度较大.针对各方法存在的优缺点,将现有评价方法相结合,相互验证,可提高模拟精度;鉴于DP的时空变异性,将现有方法与GIS等新技术集成,可评价大尺度DP的空间异质性;同时,进行长时间序列的野外观测,既可直接获取DP的动态信息,也可为各方法参数的获取提供数据支持.     

水土保持项目绩效审计刍议

水土保持与生态环境、人民群众利益密切相关,随着国家对水土保持投资力度的加大,其实施效果也备受国家的重视和全社会的关注。审计部门在传统财务审计的基础上,聘请外部专家,对水土保持项目开展绩效审计,审计目标不仅包括财务信息的真实合法性,而且对公共财政资金管理和使用的经济性、效率性和效果性进行分析与评价,有助于揭示问题,强化水利水保部门的责任意识,提高资源的使用效益,实现水土保持与社会经济的可持续发展。     

黄土高原小流域淤地坝系统水收支过程的数值解析

黄土高原的淤地坝系统对各小流域水资源再分布发挥着重要的作用。为了分析淤地坝系统的年水收支过程,选取位于黄土高原北部六道沟流域的一座淤地坝系统为研究对象,基于实际的地理条件开发了该淤地坝系统水利计算模型。通过对观测地下水位数据的数值模拟,验证了模型的实用性。2006年的数值计算结果表明：地表径流量、蒸散发量、入渗量以及地下水流出量分别占淤地坝系统总来水量的36.0%、49.3%、11.6%及3.1%。由结果可知：淤地坝系统对水资源再分布的影响主要体现在减少地表径流,增加蒸发及入渗。研究为黄土高原北部淤地坝系统水文循环过程的研究提供了一种实用的数值计算方法。     

流域土地利用/覆盖与植被变化的水文响应模拟研究

以鄱阳湖的主要水源区梅江流域作为研究区,利用分布式机理性环境水文模型SWAT,探讨人类活动背景下植被变化对流域水文特征的影响.以遥感获取的叶面积指数(LAD表征流域的植被状态数据,并通过控制性模拟来研究流域土地利用/覆盖、植被状态的改变导致的流域水文特征响应.模拟结果表明:在1987-2001年的15 a中,虽然流域的土地利用/覆盖变化很小,但由于植被叶面积指数的变化,导致了流域年径流总量5.4%的增加,其中枯水期的增量为10.2%,丰水期则为2.6%;土地利用/覆盖和植被变化对流域水文过程的影响主要表现在暴雨强度相同的情况下,植被变化对流域流量的影响呈非线性变化趋势,其中对中等程度的暴雨影响最大;植被增加具有明显的使暴雨洪峰出现时间滞后的效应,同时也使洪水之后的"退水"过程变得平缓.     

土壤水分运动数值模拟研究进展

土壤水是地表水、地下水、大气水和植物水之间相互转化的纽带,在整个生态系统中居于十分重要的地位;而土壤水分运动与土壤的物理、化学及生物过程密切相关,对土壤水分运动的研究不仅能够揭示水文循环的本质,更对提高农作物产量、保护生态环境具有重要的意义。数值模拟的方法因其操作简单、受限小等特点而被广泛应用于土壤水运移规律的研究。本文概述了土壤水分运动数值模拟的研究进展,介绍了数值模拟软件的研发情况,并对未来数值模拟的发展进行了展望。     

冬小麦种植条件下土壤水盐运移特征的数值模拟与预报

种植作物条件下水盐在土壤中的转化和运移构成了一个非常复杂的物理-化学-生物系统。研究种植作物条件下土壤水盐运移的动态规律和运行特征,建立水盐运移的数学模型对于指导盐渍土的灌溉管理及劣质水利用、土壤盐渍化与持续农业和生态环境之间的相互作用及土壤盐渍化预测等方面具有重要的意义。本研究首先提出了自主开发的土壤水盐运移的数学模型SWSTM(Soil Water and Salt Transport Mod-el),然后对冬小麦种植条件下土壤水盐的运动规律和特征进行了数值模拟,最后对不同地下水位和不同气象条件下的土壤水盐运移规律进行了数值预测,以期从土壤水盐运动的规律出发,提出一种应用数值模拟方法来预报土壤水盐动态的途径,同时为种植作物条件下田间大面积土壤水盐动态预测预报提供参考。     

滨海湿地互花米草入侵的生态水文学机制研究进展

滨海湿地具有重要的生态服务功能和经济价值,互花米草入侵已经对滨海湿地生态系统产生巨大影响。为深入理解滨海湿地生态系统植被演替过程与水盐梯度等环境因子的耦合关系,完善滨海湿地生态水文学的研究内容和方法,为滨海湿地互花米草生态防治以及滨海湿地生态系统的保护和管理提供科学参考,本文针对水文因子和土壤盐分对互花米草的影响及其生理生态响应、水盐梯度下互花米草的空间格局与生物量反演,以及互花米草的生态格局模拟和预测等方面的国内外相关研究进展进行了梳理和展望。主要结论包括:①水盐梯度决定着互花米草的生理生态特征、物种分布和演替格局;②随着遥感技术的不断发展和地理信息系统技术的不断完善,关于群落尺度上互花米草的空间动态研究也越来越趋向于精确化;③群落尺度上的互花米草格局动态及其生态水文驱动机制的量化将成为今后的研究热点;④在对互花米草空间格局进行预测和模拟时,需综合考虑滨海湿地水动力学过程、植物生理学过程、地形生态演化等过程。     

我国水土保持委员会的历史回顾与建议

新水土保持法要求"县级以上人民政府应当加强对水土保持工作的统一领导"。在回顾我国水土保持委员会发展历程和所起作用的基础上,为实现"一家管、多家治、高层协调"的水土流失综合防治管理体制,统筹考虑区域水土保持工作,协调水利、林业等部门共同搞好水土流失综合治理,建议在实行水土保持归口管理的同时,恢复或成立各级水土保持委员会,强化"水保搭台、政府导演、部门唱戏、全社会参与"的良性机制。     

基于DEM的流域降雨径流模拟研究--以三峡库区晏家河小流域为例

DEM是目前用于流域地形分析的主要数据,在流域地形分析及水系构建等方面形成了比较成熟的算法。基于DEM的水文模拟技术的应用给传统的水文模拟方法带来了根本性的变化。以三峡库区晏家河小流域为例,应用最新引进的WMS专业水文处理软件,结合Arc/Info,ArcView地理信息系统工具,在1∶1万DEM基础上生成河网水系,确定流域边界并进行子流域的划分。在生成数字流域的基础上,采用WMS嵌入的HEC-1模型进行降雨径流模拟研究。     

水文因素影响稻田氮磷流失的研究进展

水文因素为农田氮磷元素的迁移提供了动力和载体,对稻田氮磷元素的流失具有重要影响。利用新型的稻田水分管理模式以代替传统的水分管理模式,对于有效控制面源污染具有重要意义。在综合调研国内外已有研究成果和最新进展的基础上,阐述了稻田氮磷流失特征、传统水分管理模式的弊端,并从新型稻田水分管理模式的种类、削减氮磷流失的效果与机理、与水平衡模型、营养负荷模型等结合应用等几个方面综述了国内外水文因素影响稻田氮磷流失的研究现状。进行稻田土壤吸附氮磷容量及人工调节机制的研究,在部分地区开展流域化水分管理系统研究,以及适用于我国稻田的水平衡模型和营养负荷模型的建立和深入研究应为今后我国关于水文因素影响稻田氮磷流失方面研究的一些方向。     

中国农业水土工程学科及其发展预测

农业水土工程是以研究农业环境中水、土运动规律及其控制管理技术为目标的学科。它是科学技术和生产发展的自然结果。学科体系正在不断完善，专业教育将逐渐扩展，预计在土壤—植物—大气连续体水分传输问题的研究方面，在深度和广度上将有新的突破。在水—土—作物—环境关系的最优调控理论与方法、农田物质（水、沙、盐、农业化学物质）的迁移规律及其数值模拟与预测、高新技术在农业水土管理中的应用等方面的研究也将取得重大进展     

开发建设项目水土流失中水损失的预测

开发建设项目水土流失包括水的损失和土壤流失,目前在编制水土保持方案时,预测的主要是土壤流失,对水损失的预测出现了缺失,即使有水损失的内容,也多只是片面地从径流损失方面做理论描述。针对水损失预测理论和实践的现状,提出了水损失包括入渗损失、蒸发损失和径流损失的观点,完善了开发建设项目水土流失水损失的概念及内涵,并提出了估算水损失的计算公式。     

基于地理信息的SCS模型及其在黄土高原小流域降雨-径流关系中的应用

基于土地利用、土壤类型等信息数据和流域水文、气象资料,应用美国农业部水土保持局研制的小流域设计洪水模型-SCS模型对王东沟流域径流过程进行了模拟。按照集水区自然分水线划分流域子单元,并提出了适合该流域产流计算的CN值表。结果表明,模型所模拟的径流过程与实测径流过程具有较好的一致性,模拟精度在75%以上,说明模型在参数的确定上较为合理,可以应用于黄土高原典型流域,为建立分布式水文模型对流域进行生态水文综合评价提供了科学方法。