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。     

淮北平原近57年多尺度水面蒸发悖论差异性研究北大核心

基于淮北平原五道沟水文实验站1964-2020年实测气象资料,采用气候倾向率和完全相关系数方法开展了近57年水面蒸发量汛期(6-9月)、非汛期(10-5月)、年(1-12月)和年代多尺度变化特征及其差异性研究,并分析其成因。结果表明:(1)在全球气候变暖大背景下,近57年五道沟地区年均气温以0.27℃/10a速率上升,而蒸发皿实测蒸发量以85.8 mm/10a速率下降,该地区存在明显“蒸发悖论”现象;汛期、非汛期气温分别以0.05、0.27℃/10a速率上升,蒸发以41.49、30.39 mm/10a速率下降;“蒸发悖论”规律显著性排序为汛期>年>非汛期。(2)近5个年代中,20世纪80年代气温上升幅度最小且蒸发量下降幅度最大,“蒸发悖论”规律最显著;21世纪以来,较20世纪末悖论现象较不显著。(3)该地区“蒸发悖论”主要成因是风速减小、相对湿度增加以及日照时数减少。与1964-1989年基准期相比,1990-2020年各影响因子对蒸发量下降的贡献率为:年尺度上,风速(49.1%)>相对湿度(35.4%);汛期日照时数(34.9%)>相对湿度(32.3%)>风速(22.0%);非汛期相对湿度(73.6%)>风速(32.1%)。     

基于MODIS的水文遥感信息提取——以东苕溪流域为例

分布式水文模型的发展对水文信息的范围和精度提出了更高的要求,用遥感信息获取水文要素成为重要手段.探讨使用ENVI软件对MODIS数据处理和计算的方法,并分析和讨论了此方法的优缺点.以东苕溪流域为应用实例,提取了下垫面蒸发量信息和计算土壤含水量,并用4个水文站的实测数据对遥感数据进行了验证.最后,结合土地利用情况分析两者在时间和空间上的变化.结果表明,东苕溪流域蒸散发量与实测数据符合度比较好,可以用来估算流域蒸散发量.东苕溪流域平均月蒸发量和地域分布年内变化大,土壤含水量在地域上呈东西向阶梯分布,随时间变化不大.     

5种CMIP5模拟降水数据在中国的适用性评估

受气候变化影响,水资源短缺现象严重,自然灾害频发。对未来水资源状况进行有效的预测和评估,可为水资源合理配置工作提供理论及决策参考。全球气候模式是大尺度模拟预测未来降水的主要手段,但模式数据的模拟质量及其在不同研究区适用性需要进行系统评估。研究以1971—2000年2 474个气象站点监测降水数据为基准,对5种CMIP5模式模拟降水数据(0.5°×0.5°分辨率)进行系统性评估,分析CMIP5模式模拟降水数据在中国区的适用性。对比分析了1971—2000年间5种CMIP5模式模拟降水数据与中国地面监测降水数据所反映的中国降水趋势变化的时间和空间特征,对CMIP5模式模拟月降水数据进行经验校正,在数据相关性、误差和趋势一致性3个角度,采用相关系数(r),偏差均值(DAVE),相对绝对误差(ERA)和均方根误差(ERMS)4个指标和Seasonal Kendall(SK)趋势检验方法,从时间变化和空间分布特征两个角度,对校正后的CMIP5模式模拟降水数据在中国区域的数据质量进行系统评估。5种CMIP5模式模拟中国区年降水高于监测数据均超过20%,通过经验校正,在保证年降水不发生变化的情况下,使模拟降水数据与监测数据在逐月的相关性大大提高,误差大大降低。对5种模式模拟数据的综合评价显示,最适合模拟中国区降水的模式是HadGEM2-ES模式。对模式数据的系统性评估,为研究合理选择、校正和使用CMIP5数据集提供理论和技术参考。     

桂江流域洪水模拟研究

桂江流域具有降雨量大,汇流快,难预报的特点。利用EasyDHM模型建模,采用EasyDHM产流模型和马斯京根法汇流模型演算方法进行产汇流计算。经过参数率定,模型模拟的洪水具有较高的精度,同时,模型所率定的参数适用于验证期的洪水。对桂江流域比较重要的参数进行了对比分析,得出适用于桂江流域的一组参数。     

分布式洪水预报模型在密云水库流域的应用

随着南水北调工程的逐步投入运行，密云水库将面临高水位运行。对密云水库流域洪水预报开展研究，基于EasyDHM模型建模，通过EasyDHM产流模型和马斯京根汇流模型演算方法、LH-OAT敏感性分析方法和SCE-UA参数优化方法等，对密云水库流域进行了洪水模拟及参数率定，并选取场次洪水进行验证。分析结果表明，EasyDHM模型在密云水库流域有很好的适用性。     

RiverWare软件在水库兴利调度研究中的应用

针对水库预报调度中因预报径流不确定性导致的发电风险问题,提出了一种考虑来水预报信息的调度规则.以三峡水库为研究对象,运用RiverWare软件构建了基于该调度规则的RiverWare模型,为验证所提规则的有效性,将实际(完美预报)来水作为输入,对比规则调度结果与优化调度结果;进一步,为探究预报不确定性所带来的发电效益风险,基于预报偏差系数及蒙特·卡罗方法,拟定多组预报偏差系数开展规则调度,并和完美预报下规则调度结果对比分析.结论表明:与优化相比,规则调度的发电量损失较小且可以有效地满足水库平稳下泄的要求;丰、平、枯3种典型来水情景下预报偏差系数分别在0.05,0.20,0.05内时,与完美预报下发电量基本一致,相对偏差均可控制在0.2%.文中提出的调度规则可在一定程度上减小因预报径流不确定性导致的发电差异,研究成果可为水库实际生产运行中的预报调度提供参考.     

北京市水土资源匹配时空模式研究

随着各地城市化进程的不断推进,自然资源及城市问题之间的矛盾也日益凸显。虽然各地农业发展仍保持增长态势,但是与农业息息相关的水资源和土地资源匹配程度略显不足。本研究利用全市16个市辖区2009—2015年的水资源与耕地资源、农业经济状况为指标变量,首先计算时空不同维度上的水土匹配程度,然后将各区的水土匹配情况与农业经济做相关性分析。结果显示：全市的水土匹配系数在2012年达到一个小高峰后逐年减小,总体呈现条带状分布,区际间的水土匹配系数也有明显差异,东部整体水平好于西部,南部好于北部地区,水土匹配状况较好的地区有大兴、顺义和通州,而城六区略差;并且水土匹配系数与农业经济呈现统计学意义上的正相关。本研究中给出的水土匹配情况的技术框架简单可行,并且其结果也可为各地农业未来发展的进一步优化调整提供科学依据。     

岩溶地区水文模拟研究

岩溶地区发达的地下水系统,地下水与地表水之间,通过漏斗、裂隙等方式进行直接的水量交换,需要有一套地下水模型来描述其复杂的地下水汇流过程。模型在新安江模型基础上,模拟流域岩溶面积上进行地下水、地表水转换,又通过多个串并联的地下水库经行地下水汇流模拟。模型在平湖流域对其水循环过程进行了模拟,采用多目标粒子群优化算法MOPSO优化模型参数,用多年逐日实测数据对模型进行率定。结果表明模型率定期确定性系数平均能达到0.8以上,验证期确定性系数也能保证在0.78以上;采用数字滤波法和基流指数法分割得到的基流对地下水径流进行对比校验,表明基流与地下水径流间存在很高的关联度。     

PSO算法与DDS算法在EasyDHM模型中的参数分析及对比研究

为了提高Easy DHM模型进行水文预报的精度,选用2012-2014年汉江流域的水文数据,分别使用PSO算法和DDS算法对模型参数进行率定,重点分析两种算法参数对算法性能的影响,从而得到两种算法在Easy DHM模型上进行参数率定的最优算法参数。在此基础上比较了两种算法在最优算法参数下的模型参数率定效果,结果表明两种算法在该流域Easy DHM模型的参数率定上表现了较好的适应性。并根据对比结果给出了用Easy DHM模型进行场次洪水预报时,参数率定算法选择的建议:在要求率定效果最好情况下,预报的主要指标为洪量时建议使用DDS算法,预报的主要指标为洪峰是建议使用PSO算法;在要求率定速度尽量快的情况下,建议使用DDS算法。