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。     

坡面流侵蚀水动力学特性研究综述

从坡面流的水动力学特性、坡面流水动力侵蚀特性、坡面流侵蚀输沙特性三个方面评述了国内外关于坡面流侵蚀研究的成就与进展、存在的问题和有待突破的研究重点,指出应通过理论分析与试验相结合的方法,加强对坡面流水动力学问题的研究,尤其是对坡面流的流态、坡面流紊动机制以及坡面流流速分布、水流挟沙能力、阻力的理论表达等开展重点研究,以便为坡面径流侵蚀模拟理论与技术的发展提供支撑。     

不同床沙下的坡面流水力学特性试验研究

利用人工模拟降雨试验方法模拟原状土、邙山黄土、粉煤灰等不同土质坡面土壤降雨径流冲刷过程,对不同床沙下的坡面流水力学特性进行了研究。结果表明,不同床沙下坡面径流剪切力随降雨历时的变化规律是一致的,均表现出雨强越大,剪切力越大;在试验雨强范围内,邙山黄土、粉煤灰的剪切力较原状土为大;水流功率的变化规律与径流切应力的变化规律基本一致。该研究可为土壤侵蚀实体模型的建立提供理论基础。     

基于EEMD的水资源监测数据异常值检测与校正

提出利用中位数法与集成经验模态分解(EEMD)相结合的方法对时间序列数据的异常值进行检测,首先通过中位数法对明显异常的数据进行初步筛选,再用EEMD对剩余数据进行分解,通过叠加低频分量可以拟合出大多数数据的整体变化趋势,而不受异常值的影响,从而根据偏差比率可有效检测出异常值。然后根据异常值检测后的时间序列数据的凹凸性变化趋势,用分段曲线拟合对异常值校正。最后,以H1自来水厂的日取水量数据为例进行实证分析。结果表明:提出的中位数法与EEMD相结合的方法能够有效地检测异常值,校正后得到的数据能够真实反映该水厂取用水情况,可为后续分析提供更加真实可靠的数据。     

基于离散粒子群和偏最小二乘的水源地浊度高光谱反演

随着面源污染的加剧,导致水源地水体富营养化程度日趋严重,浊度作为衡量水体富营养化的一项重要指标,是水质评价的重要参数。为降低浊度偏最小二乘(Partial least squares,PLS)反演模型建模的不确定性,提高模型反演精度,提出了基于离散粒子群(Discrete binary particle swarm optimization,DBPSO)和偏最小二乘的水体浊度反演模型。以2015年10月在南水北调东线重要水源地微山湖获取的水体浊度和准同步的HJ-1A HSI高光谱数据为例,利用HJ-1A HSI B26-B105(中心波长:518~870 nm)全谱段光谱反射率(Original spectral reflectance,OSR)和归一化光谱反射率(Normalized spectral reflectance,NSR)直接构建浊度OSR-PLS和NSR-PLS反演模型,同时利用离散粒子群算法优选输入浊度PLS反演模型的最佳原始波段反射率和归一化光谱反射率,在此基础上提出并构建浊度OSR-DBPSO-PLS和NSR-DBPSO-PLS反演模型;然后对上述模型进行精度评价,分析光谱归一化处理和特征波段优选对PLS模型反演精度的影响,选择精度最高的模型反演微山湖水体浊度分布。结果表明:NSR-PLS模型精度(R2=0.91)高于OSR-PLS模型(R2=0.50),对波段进行归一化处理能提高浊度PLS反演模型精度;DBPSO能够识别浊度PLS反演的最佳波段,浊度PLS建模所需的波段数由80个分别减少为44个(OSR波段)和36个(NSR波段),在此基础上构建的OSR-DBPSO-PLS模型(R2=0.96)和NSR-DBPSO-PLS模型(R2=0.97)均具有较高精度,显著高于直接利用全谱波段构建的浊度PLS模型反演精度;选择综合误差最小的NSR-DBPSO-PLS模型反演微山湖水体浊度,反演结果符合实际,该模型适用于HJ-1A HSI数据和内陆水体浊度反演。     

暴雨条件下植被对黄土沟坡重力侵蚀的影响

研究植被对重力侵蚀的作用机理可为黄土高原水土保持规划提供依据。通过对坡度70°、坡高1.5 m的黄土沟坡裸地模型和根土复合模型(简称根土模型)的降雨模拟试验,对比分析暴雨条件下植被对沟坡重力侵蚀的影响。结果表明:植被对沟坡重力侵蚀总量的影响不显著,根土模型5次降雨后次降雨重力侵蚀量平均值仅较裸地模型减小12%。植被能够一定程度上促使沟坡雨后重力侵蚀的增长,根土模型雨后重力侵蚀总量占次降雨重力侵蚀总量的比例为12%,而裸地模型相应的比例仅为1%。沟坡植被对不同类型重力侵蚀的影响差异较大,相同下垫面地形条件下和同样的5次降雨后,根土模型发生的崩塌、滑坡、泥流总量较裸地模型分别变化了-72%,220%,-69%。植被对沟坡重力侵蚀的作用是多方面因素综合的结果,植被根系的"加筋"固结作用促使重力侵蚀量减少,但植被的自重和促进渗透作用又可加剧重力侵蚀,植被根系的根劈作用也可能加剧滑坡的发生。在易于发生泥流的沟坡带,植被措施可作为水土保持工程措施的重要补充。研究结果可为重力侵蚀机理分析和治理规划提供参考。     

基于可变集和云模型的河湖水系连通方案优选决策方法

河湖水系连通工程方案优选是一个具有确定性的评价指标和评价标准与具有不确定性评价因子及其权重变化相结合的分析过程，所涉及的资源准则类、经济准则类、社会准则类、环境准则类、工程准则类等各评价指标具有中介过渡性，导致不同的多属性决策方法得到的结果具有不确定性，需对这些决策方法进行稳定性评价。根据可变集的对立统一数学定理，提出河湖水系连通方案优选决策可变集原理与方法，并提出了基于云模型的可变集决策结果灵敏度分析方法。以浙北引水工程中的新安江方案（S1）、富春江方案（S2）和太湖-富春江方案（S3）为例，分综合评价和不同准则评价两种情况评价分析了3种方案的排序，同时分析了单一指标变化和多个指标权重变化下的可变模型评价结果鲁棒性。结果表明：利用级别特征值和相对差异度来分析多准则综合评价结果，说明S3优于S1和S2；从指标灵敏度分析看，可变模型（α=1,p=1）和（α=2,p=1）综合评价的方案排序稳定性较好；从权重灵敏度分析看，4种参数组合的可变模型综合评价的方案排序容易受指标权重变化的影响，尤其是S2和S3；结合综合评价和不同准则评价的指标灵敏度和指标权重灵敏度分析来看，评价结果受指标体系的影响，说明该方法需要结合不同研究对象进行具体分析后选择合适的评价方法。     

雅砻江流域二滩水库周边植被变化

[目的]定量研究二滩水库蓄水以后库区周边植被的变化规律,为水库蓄水对周围边植被生长变化的影响研究提供依据。[方法]以遥感影像为试验数据,基于归一化植被指数的像元分解模型对研究区1999—2014年每年11月份的植被覆盖度进行估算,并依据土壤侵蚀强度分类分级标准对估算结果进行分级,通过波段运算结合阈值分割对植被覆盖状况变化较为明显的区域进行检测。[结果]自1999—2014年,研究区整体植被覆盖状况逐年变好,主要表现为高覆盖度区域面积逐年增大;局部地区受到人类活动、土壤侵蚀、耕地以及滑坡的影响植被覆盖度降低,约占总面积的19.5%;植被覆盖状况显著变好的区域约占总面积的39.8%,主要集中在距离水库较近的区域。[结论]二滩水库蓄水改善了库区周边植被的生长条件,植被覆盖状况整体逐年变好。