小流域水量水质综合模型模拟研究

水箱模型也称Tank模型,是应用较为广泛的流域水文模型,模型将复杂的降水径流过程简单概化为流域的蓄水与出流关系进行模拟。针对皂河小流域的降水、径流和水循环等水文特性,建立了4层串联水箱模型,模拟流域的降水径流过程,计算流域径流量,并结合河流水质模型,综合模拟河流流量及主要水质指标变化。结果表明:各项指标的模拟值与实测值吻合较好,说明水箱模型用于小流域的径流模拟结果较为准确,可与水质模型耦合使用,综合模拟小流域的水文水质变化。     

基于SWMM的海绵城市LID设施规划与布局 ——以萍乡市为例

[目的]萍乡市是我国第一批海绵城市的试点城市,大尺度范围的雨水设施格局规划或布控研究需要进一步研究,旨在为萍乡市和其他南方多雨型城市的海绵城市建设提供技术参考与案例借鉴.[方法]以萍乡市主城区的年径流总量控制率为海绵城市建设目标,借助GIS技术,利用排水管网、降雨量、用地现状等基础资料,建立研究区域的SWMM模型,再利用AHP法和容积法计算得出LID设施布设方案,并通过不同降雨事件模拟其径流控制效果.[结果]在该目标下绿色屋顶率、渗透铺装率和生物滞留设施率分别需要达到44.51％,22.80％和14.10％;该方案对重现期p=1a、p=2a、p=5a、p=10a、p=20a的降雨径流削减比例分别为47.25％,44.23％,42.51％,40.67％和37.76％.[结论]海绵城市LID设施布设后能够满足要求并有效缓解城市内涝现象,但面对大雨、暴雨仍需要结合传统排水系统共同发挥作用.     

基于GRID的流域动态水平衡模型研究

水量平衡研究是水资源评价、规划与管理的基础。以往的水平衡模型大多是基于流域、子流域,为了以网格为单元动态模拟水平衡过程,在本文中利用GIS工具建立了基于GRID的泾河流域动态水量平衡模型,该模型空间尺度为1km×1km网格,时间尺度为月。模型的率定是利用泾河流域马莲河把口水文站的1995至1997年逐月实测径流数据,由此获取了模型的主要参数。模型率定结果表明模拟径流曲线与实测径流曲线的变化趋势基本吻合,模拟值和监测值的中值绝对误差为6.72m3/s,相关系数为0.932。最后,将所建模型用于泾河流域逐月逐网格的降水、蒸发、土壤蓄水与地下蓄水,以及形成的径流总量的动态模拟。模拟结果表明泾河流域的径流量主要集中在流域南部与中部,流域北部径流相对较低,这与流域降水分布关系密切。泾河流域的土壤蓄水与地下蓄水量的分布类似,且与径流有一定相关性。该模型模拟精度较高,基本可以满足水资源评价、规划与管理的要求。     

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。     

乌伦古河流域水文特征

以乌伦古河流域所处地理位置和气候特征为背景,通过乌伦古河流域各水文和气象站1960-2010年实测资料和相关文献,对流域内降水、径流、洪水、水质等特性进行分析。研究表明流域水文特征表现为：① 径流是以季节性积雪融水补给为主、以夏季降水混合补给为辅的春汛型河流,汛期来得早,5-6月水量占年水量的60%左右。② 枯水期较长,其水量占年水量的10%左右,最小月水量仅占1%左右,而且水量年际变化大,这两点对水利发电和发展农牧业灌溉十分不利,需要建控制性水利工程,对径流进行人工调节。③ 河流含沙量相对较小,且主要发生在4-6月的洪水期,其含沙量占全年的95%。④ 河流冬季结冰期较长,这对冬季水利发电、水利工程施工带来一定的影响。⑤ 水质属于优良的天然水质,但流域的水生态环境比较脆弱,需要加强对污染环境的管理及其治理。     

耦合融雪的新安江模型在干旱区径流模拟研究

在西营河九条岭站以上流域内,利用2011—2018年格点降水和气温数据集的逐日资料,通过降水径流成因关系探索出格点降水异常点修正方法,并将融雪模块与三水源新安江模型耦合,研究流域日径流模拟过程.采用确定性系数和相对误差两个评估准则进行模拟效果的评价,将降水修正后以及融雪耦合后的模拟效果与未改进的模型模拟效果进行比较,分...     

降雨聚集条件下系统优化模拟模型的设计

从技术、经济两方面对雨水集蓄灌溉利用系统进行了分析研究,建立了系统优化模型。该系统包括集、蓄、用3个子系统,优化模型包括降水序列分析模型,集水量分析计算模型,蓄水窑窖优化设计模型,灌溉水量优化分配模型等4个基础物理模型和经济模型。以陕西省礼泉县北部丘陵区为例,针对大田作物（小麦、玉米）雨水集蓄灌溉利用问题进行了实例分析。在可靠的理论和方法基础上建立的模拟模型,具有一定的通用性和实用性,为干旱半干旱地区进行雨水集蓄灌溉利用提供了理论依据和系统模式及规划设计的实用方法。     

近60a巴尔喀什湖水量平衡变化及其影响因素

本文基于水文观测和遥感监测数据,获取近60 a巴尔喀什湖面积、水位变化信息,重建湖泊水量变化时间序列,探明巴尔喀什湖水量变化特征;依据湖泊水量收入(入湖径流、降水)支出(湖面蒸发)建立巴尔喀什湖水量平衡模型,分析巴尔喀什湖水量平衡要素变化特征,定量解析气候变化和人类活动对巴湖水量变化的影响.结果表明:(1)1961—2...     

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。     

2套气象数据在资料缺乏地区的适用性评估——以呼图壁河流域为例

在无资料地区,降水、气温等观测资料缺乏,影响洪水预报的准确性,进而影响防汛抗旱、水资源规划等工作的开展.因此,研究无资料地区已有降水、气温数据的适用性分析十分必要.应用包含融雪径流模拟的HBV模型,在呼图壁河流域石门水文站以上区域,基于模拟出的融雪洪水径流与实测径流对比,分别对中国地面降水与气温日值0.5°×0.5°格...     

土壤水分下渗机制及其在半干旱区产流模拟中的应用

尽管目前提出了许多流域水文模型,但多数模型更适用于湿润地区,将这些模型移植到半干旱半湿润地区,往往模拟结果并不理想。为了研究半干旱半湿润地区流域的产流机制,本文通过描述土壤水分的垂直运动过程,建立了湿润峰和饱和带上界面的移动方程,给出了土壤水的动态下渗过程,并据此将径流分为地表径流和壤中流,建立了流域产流模型。还以滦河水系的柳河流域作为研究对象,尝试性地进行了降雨径流的模拟。结果表明:模型的确定性系数达到77.2%以上,用于该流域的产流计算是可行的。     

基于水资源承载力的内陆河流域城镇发展及其生态效应研究框架——以黑河流域为例

本文从现实出发,在分析内陆河流域城镇发展与水资源承载力关系的基础上,构建了内陆河流域城镇体系发展的水资源承载力与生态效应的总体研究框架,提出了研究目标、思路和内容。指出要以可持续发展理论为指导,以水资源为主脉,以山地—绿洲—荒漠景观格局为底质,在分析水—绿洲—城镇体系空间耦合关系的基础上,探讨干旱区内陆河流域城镇体系发展的内在机制和特殊规律;不同时空条件下水资源的人口、城镇、经济承载力,建立不同边界条件下水资源有效转移和优化配置的模拟模型;通过对城乡人口迁移过程和机理分析,产业聚集、转型分析和绿洲-荒漠景观格局分析,构建与水资源承载力相适应的城镇体系发展规模、职能状态和空间自组织结构;揭示城镇发展与环境演变协同作用下流域不同时空的生态经济效应。     

基于i-Tree Eco模型的城市林冠雨水截留和径流削减效益研究——以北京建筑大学西城校区为例

乔木冠层雨水截留作用对降雨产流和径流削减有显著影响,而国内相关的模型研究较少。在现有城市截留效益模型比较和植被实地调查的基础上,利用i-Tree Eco模型评估2014~2018年北京建筑大学西城校区内21种乔木冠层的雨水截留和径流削减效益,推导计算径流削减量的校准方法,并结合相关性分析和回归分析探究城市林冠截留影响因素的作用规律。结果表明:近5年校区内乔木的年均截留体积1365.38m³,平均年截留率10.6%,年均径流削减量266.83m³,校准后较原结果平均增加14.5%;叶面积与年截留体积呈显著线性正相关关系;降雨因素在月尺度下对截留作用及其径流削减能力的影响更显著,月截留量与月降雨天数呈线性正相关关系;径流削减量在降雨较小时对林下不透水面占比更敏感。研究可为国内相关模型评估和城市提升绿地雨水消纳能力等提供参考。     

土壤水动力学模型在SPAC系统中应用研究进展

从土壤水动力学典型的裸地蒸发模型、蒸发蒸腾量模型、土壤水分入渗模型出发,综述了SPAC系统下国内外现行的植物根系吸水模型、溶质运移模型、农业生态系统模型等研究进展,归纳和讨论了目前土壤水动力学模型在SPAC系统建模中存在的问题与不足。并对该领域的研究方向和应用前景进行了展望：建立准确的数值模型来解决实际问题是蒸发蒸腾量模型未来研究的趋势;入渗模型从点至区域的动态扩展,并结合土壤侵蚀、污染物运移等因素的农业倾向性研究为潜在的重要分支方向;根系吸水模型应更多被用于监测土壤水分动态、设计合理的灌溉制度及干旱预警等体系;利用计算机、遥感等技术手段建立农业生态系统物能循环的机理性模型将为模型的实用性和精度提供有力支撑。     

稻田用药的水生生态风险评价技术进展

主要介绍了美国、欧盟、日本有关稻田使用农药的水生生态风险评价技术体系,包括评价程序及已建立的模型、场景等。评价程序部分重点介绍了暴露评价方法,模型及场景部分则主要介绍美国、欧盟、日本开发并已广泛应用的稻田-地表水模型及相应场景。简要评述了我国在稻田用药水生生态风险评价技术方面的研究概况及不足,对我国在该领域的未来发展方向及工作重点进行了简单分析。     

Impact of agricultural development on variation in surface runoff in arid regions: a case of the Aksu River Basin

Located in the south of Xinjiang Uygur autonomous region,the Tarim River is the longest inland river in China.Agricultural development,excessive exploitation and low surface water use efficiency in the headstream regions have led to a marked decrease in the water supply to the mainstream.This,in turn,has resulted in the drying-up of the watercourse in the lower reaches of the Tarim River and serious deterioration of the eco-environment.The Aksu River Basin,the most important headstream of the Tarim River,was selected as the research area in this study.Taking elastic coefficient,water demand coefficient and water utilization intensity as the indices,we studied the impact of agricultural development on decreasing surface runoff since the 1950s.The results indicated that(1) the increasing rate of consumption of surface runoff outstripped the rate of increase measured in the natural catchment discharge,resulting in ever diminishing stream discharge into the Tarim River.Agricultural irrigation and seepage loss in irrigation canal systems were the major sources for runoff consumption,taking 63.72% of the overall runoff consumption.What's more,agricultural water consumption took up more than 97% of the water used for long-term production;(2) the expansion of cultivated land,change of planting structure and comparatively low agricultural irrigation efficiency all contributed to the decrease in surface runoff of the Aksu River.The elasticity coefficient of surface runoff reduction corresponding to the increase in planted area was 0.34 in the 1950s,while in the 2000s it had increased to 7.87.This reflected a more sensitive response of runoff decrease to cultivated land expansion.The increase in cotton and fruit production,without widely-used scientific irrigation methods and water-saving technology,led to considerable waste of the water resources.Meanwhile,the irrigation efficiency was still quite low,characterized by the waste of water resources,and the decrease of surface runoff;(3) in different stages,cultivated land area,planting structure and agricultural water use efficiency exerted different effects on runoff decrease.In the early stage,agricultural development showed no obvious effect on runoff decrease.Since the 1960s,the expansion in cultivated land resulted in large consumption of surface runoff;since the 1990s,not only expansion in cultivated land expansion,but also planting structure exerted significant impact on the consumption of surface runoff.Recently,though agricultural water use efficiency has improved in some regions to reduce the consumption of runoff to a certain extent,overall agricultural water use efficiency is still quite low;(4) during the investigation period,water consumption by agricultural development reflected the unbalanced relationship between human activities and water resources.     

缺水城市雨洪资源利用及补偿机制未来研究方向探讨

对城市雨洪的合理利用,有助于城市防止内涝、减少灾害、改善水环境,同时能够解决缺水城市水资源短缺,有助于实现水资源可持续利用.文中从雨水径流模型、降雨量分析、雨洪资源利用政策方法等几个方面总结了国内外雨洪资源利用的主要研究成果,分析了目前城市雨洪资源利用研究中存在的问题,提出了未来可能的缺水城市雨洪资源利用技术经济浮价以...     

乌鲁木齐河源1号冰川水文断面不同时间尺度径流估算

通过对乌鲁木齐河源1号冰川水文断面实测径流量与气象数据进行相关性统计,分析不同时间尺度下径流变化的主要影响因素,建立四种径流模型,并通过比较不同模型间的差异定性分析不同气象因素对径流变化的贡献,可得出以下结论:1)在日尺度上,径流变化受气温影响最大,其次是太阳辐射和相对湿度;旬、月尺度上,影响径流的主要因素仍为气温,其他因素的影响较小;夏季尺度上,气温和降水共同影响径流的变化。2)对于日径流模拟,其低值和波动趋势能够得到较好的模拟,但峰值部分模拟不够,相关系数为0.71,标准误差为2.37mm;旬、月和夏季径流模拟精度比日尺度有明显提高,相关系数分别为0.79,0.83和0.80。以上结论可为长时间序列冰川径流的动态变化模拟和监测提供科学参考。     

基于Web的融雪洪水预警模型库系统研究与实现

在总结前人研究的基础上,建立并实现了基于Web的融雪洪水预警模型库系统。该模型库系统将成熟的关系型数据库系统技术与模型库理论集成在一起,提供对模型及其数据的各种操作。并且充分利用面向对象技术,从根本上解决了模型的表示、管理、组合运行、复用以及模型与参数的相互独立等关键性问题,与传统模型库系统最大的不同是实现了完全基于Web方式的管理和运行。