分布式水文模拟模型在流域水资源管理中的应用

分布式水文模型建立在物理机理的基础上,能够较好地反映流域下垫面条件的影响,能模拟计算降雨产汇流的过程,分析时空分布特性,是目前水文科学研究中的一个重要发展方向。流域水文模拟从模拟的侧重点上可以划分为降雨径流模拟、地下水模拟、流域水循环综合模拟。从流域水资源管理的角度出发,分别介绍上述模型的总体结构、特点及适用领域等。     

浙江北部沿岸春夏季凤鲚鱼卵及仔、稚鱼分布特征

2008年4-6月,在浙江北部沿岸禁渔区线内（28°30’-30°45’N,121°30’-123°15’E）进行了产卵场生态调查,共设置45个调查站位,鱼卵和仔稚鱼的采集分别使用水平和垂直浮游生物拖网,结果表明：凤鲚卵占该海区各种鱼卵总数量的第四位。表层网和垂直网采集到的凤鲚卵占同网型鱼卵总量的6．08％和2．56％,凤鲚卵出现在5-6月,以5月数量最多,5月份平均分布密度4．82粒／网（表层网）,最高密度值150粒／网,6月平均分布密度3．02粒,网（表层网）、0．11粒／m2（垂直网）,最高分布密度110粒／网。产卵场主要在杭州湾水域,表层水温17．23℃,表层盐度13～31．5,最适表温21～23℃,最适表盐13～26,水深15m以内,透明度0．02～0-3m。凤鲚仔稚鱼在表层网的4-6月和垂直网的6月均采集到,分布面较广,其中表层网采集的凤鲚仔、稚鱼累计居各鱼种仔稚鱼首位,最高分布密度值分别为4月8尾／网、5月2尾／网、6月696尾／网（表层网）和5．9尾／mS（垂直网）。仔、稚鱼分布的表层温度和盐度分别为14．23．5oC、13。33,透明度0．05～1m。     

易涝易渍农田水文学研究趋势分析

易涝易渍农田是我国南方平原地区重要的农业土地资源,通过改造具有较大的生产潜力,影响这类农田生产水平的关键因素是农田水分季节性过多。对易涝易渍农田水文学问题研究进行了总结分析,明确了在今后的研究中需要注意的问题和有待完善的地方。     

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。     

Model‐based assessment of local‐scale fish larval connectivity in a network of marine protected areas

We assessed by numerical modeling the coastal fish larval dispersion along the southern coast of Mallorca (Balearic Islands, NW Mediterranean) with the objective of determining the factors that contribute to successful recruitment. We assumed that fish larvae dispersal is mainly regulated by physical transport. Currents are mainly wind driven in this area; therefore, changes in wind forcing have a first‐order impact on larval transport. The synoptic wind patterns were systematically analyzed based on self‐organizing map analysis. The wind fields were clustered using a neural network pattern recognition approach into two modes, producing opposite along‐shelf flow. The seasonal changes between spring and summer in the dominance of either mode modulate the along‐shelf circulation, producing flow shifts under some circumstances. This variability in the wind regime was consistent throughout the 10 years analyzed (2000–2009). Using the Princeton Ocean Model (POM) and a particle‐tracking algorithm, we analyzed the effect of wind‐forced currents in the connectivity among near‐shore habitats. We show that, at the spatial scale considered, the coastal morphology and stochastic wind forcing favor local recruitment (mean of 30% self‐recruitment). Maximum transport distances of 20–30 km were typically associated with particles left to drift for 21 days. The implications for the performance of the four marine protected areas near SW Mallorca Island are discussed. Our results suggest that, although wind episodes determine the fate of short‐time spawning events, on a seasonal basis, regular larval supply to coastal zones is ensured by wind stochasticity.     

Influence of river discharge on recreational harvest of paddlefish

The Neosho River at Chetopa Dam, Kansas, USA, supports a tailwater paddlefish, Polyodon spathula (Walbaum), snag fishery that is open annually to harvest from 15 March to 15 May and managed to provide anglers with maximum catch. Paddlefish inhabiting this portion of the river are presumed upstream spawning migrants from Grand Lake of the Cherokees, Oklahoma. Angler success in a paddlefish snag fishery is dependent on fish density, a factor that is likely influenced by river hydrology. However, links between river flow regime and angler harvest remain largely unquantified. In this study, hydrological factors that significantly affected paddlefish harvest were identified by regressing paddlefish harvest data from 1992 to 2005 against discharge variables. Two variables describing number of days discharge exceeded a critical threshold that allowed fish to pass a migratory barrier and frequency of discharge increases following decreases combined to explain 53% of variation in harvest. These results can be applied to promote more effective management of this population through increased understanding of relationships between hydrology and harvest. Specifically, anglers can be informed of factors leading to increased harvest in an attempt to increase satisfaction, and cooperating agencies can use these results to develop future water management plans in an effort to increase harvest.     

基于全球陆面数据同化系统蒸散量的GSAC模型率定

在识别缺资料流域水文模型参数时,目前常采用的区域化方法存在相似流域间降雨径流关系差别较大、模型参数与流域属性间的相关性不明显、在大范围缺资料地区难于选取参考流域等问题。本文从全球陆面数据同化系统(GLDAS)获取流域蒸散量数据,提出利用GLDAS蒸散量率定GSAC模型的方法。首先,通过合并网格建立GSAC模型模拟的蒸散量与GLDAS蒸散量在时间和空间方面的对应关系;其次,基于纳什效率系数的定义构建了一个模型率定指标,以评价GSAC模型模拟的蒸散量对GLDAS蒸散量的拟合效果;最后,依据GLDAS蒸散量与GSAC模型模拟蒸散量之间的拟合关系率定GSAC模型。呼兰河流域应用结果表明,GLDAS提供的蒸散量能够较好反映流域实际蒸散量的变化情况,为率定GSAC模型提供了一种有效的输入数据;在率定期与验证期,利用GLDAS蒸散量率定的GSAC模型对流量模拟的纳什效率系数分别为0.81和0.77,与利用流量数据率定的GSAC模型模拟结果相近。     

2015年冬季南黄海水文特征及海-气CO2通量分析

基于2015年冬季在南黄海海域现场观测获得的CTD和CO2等数据,分析了该海域海-气CO2通量,探讨了该海域冬季温、盐度和表层CO2分压(pCO2)等要素的分布特征及其影响因素.结果表明:冬季南黄海西侧海域受黄海沿岸流的影响,呈现低温、低盐的特征,南黄海中部受黄海暖流影响,呈高温高盐特征;南黄海靠近沿岸海域水体垂直混合强烈,温盐垂直分布较为均匀.南黄海海域表层pCO2平均值为(385.34±43.62) μatm.表层pCO2分布具有明显的区域差异,海区中部pCO2整体上大于近岸,因受长江冲淡水与黄海沿岸流的水平及垂直混合作用,长江口北部局部区域最高通量达27.81 mmol/(m2·d),但总体表现为大气碳汇,平均通量达(-2.47 ±3.91)mmol/(m2·d);山东半岛东南部海域较高的pCO2受控于温度,同时与黄海沿岸流带来的高碳酸盐等水体的混合有关,表现为大气碳源,平均通量为(0.11 ±0.80)mmol/(m2·d).整个调查海域平均通量为(-2.24 ±3.74)mmol/(m2·d),表现为大气CO2的碳汇.     

CFSR降水数据在干旱山区水文模型中的应用——以新疆开都河流域为例

西北干旱山区雨量站稀少且分布不均,降水资料难以满足水文模拟的需求。CFSR(climate forecast system reanalysis)再分析数据覆盖范围广、时空分辨率高,是很有潜力的降水数据替代品,但其在干旱山区水文模型中的适用性还有待深入探究。本文以开都河流域为研究区,采用LOCI法、Gamma分布映射法以及以上两种方法相耦合(gam LOCI法)对CFSR降水数据进行偏差校正,分别用校正前和校正后的降水数据驱动已根据观测数据率定好的水文模型,比较流域日径流模拟结果差异。结果表明:由于CFSR原始数据与观测数据偏差较大,导致模拟的径流量与实测径流相对偏差大于40%,并且春季洪峰提前、洪峰峰值提高;与雨量站实测数据相比,gam LOCI法兼具了LOCI法和Gamma分布映射法的优点,既能校正湿日频率和湿日降水强度,又能校正反映离散程度的标准差和分位数,在高海拔山区校正效果更优,但在平原区,3种校正方法无显著差别;与水文站实测数据相比,LOCI、Gam和gam LOCI法校正后的降水数据驱动水文模型得到的径流模拟结果有很大提升,3种校正方法虽各有特点,但径流模拟结果差别不大,都能获得较为满意的校正效果。     

古尔图河气象水文要素变化特征与下游艾比湖生态的关系

基于1974—2014年古尔图河新渠首水文站的水文气象数据,运用累积距平法、Mann-Kendall突变检验法及小波分析法对气象水文要素的序列变化趋势、突变特征及周期变化规律进行综合分析,并论证古尔图河气象水文要素与奎屯河、艾比湖之间的关系。结果表明:(1)近40年来,气温、降水、径流均呈现先降后升的变化趋势,其年际变化率分别为7.95%,15.84%,6.68%;(2)气温在1980s末期发生突变,降水突变时间早于气温(1980s初期),径流突变时间最晚(1990s末期);(3)气象水文要素呈现多种不同尺度的振荡周期,气温、降水和径流的年代际变化周期以25~28年、17~22年、4~6年最为常见;(4)径流与气温之间存在良好的相关性,与降水的关系较为复杂;(5)奎屯河的径流变化趋势基本与古尔图河呈正相关关系,20世纪70年代初期艾比湖生态环境恶化的主要驱动因素是人类的过度开发。