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。     

SWAT模型及SUFI-2算法在秃尾河上游流域径流模拟中的应用

通过构建处于干旱和半干旱地区的秃尾河流域(上游)的水文、气象、土地利用土壤等数据库,利用基于分布式的SWAT模型对该流域的水文过程和产流机制进行模拟,并通过改进的SUFI-2算法对模型参数进行不确定分析、率定和验证,探讨SWAT模型在于旱和半干旱流域的适应性.采用1977-1983年的月径流实测数据进行模型率定,用1984-1989年的月径流数据进行模型验证.验证结果表明:该研究流域年径流相关系数(R2)和模型效应系数(Ens)均小于0.6(通常认为当模拟结果期望值大于0.6时,模型能比较准确地描述了研究流域的水文过程);月径流相关系数和模型效应系数超过或者接近0.6的水平;汛期(5-10月)模型径流相关系数和效应系数最高(超过或接近0.8).研究表明通过改进的SWAT-SUFI模型能较好地模拟研究流域的汛期径流,而对全年径流和枯水期的径流模拟不够理想.     

“3S”技术在生态用水量研究中的应用——以锡林河流域为例

随着水资源供需矛盾的日益突出,人们对生态环境保护和水资源配置问题日益重视,生态用水量研究受到了专家和学者的广泛关注。生态用水量的计算是在生态环境调查和分析的基础上进行的,而“3S”技术恰恰可以提供准确、大量的时空信息以及提取、分析和处理信息的技术方法,满足生态用水量研究的需要。基于这一认识,本文提出了一种在“3S”技术支持下的生态用水量计算方法,以锡林河流域为例,通过“3S”技术提取植被群落类型和空间分布等生态环境信息,应用生态用水概念及计算方法,建立空间信息(群落类型面积大小、数量)与生态用水量等级间的关系,应用遥感和地理信息系统的相关软件绘制锡林河流域生态用水图,统计得出不同等级生态用水量的大小,进而得到锡林河流域的生态用水总量。该方法为今后快速、准确的计算生态用水量提供了思想启示,为科学配置生态用水提供了依据。     

分布式水文模型的图形用户界面开发--在黄河小花间的实例应用

分布式水文模型是当今水文模型发展的趋势 ,是研究变化环境下水文循环与水资源演化规律的理想工具。图形用户界面 (GUI)技术在分布式水文模型中的应用 ,不仅为模型提供了应用的平台 ,更重要的是使复杂的模型具有简单易用性 ,为非专业用户的使用提供了方便 ,分布式水文模型GUI的开发是一个必然的趋势。黄河小花间水文模型为一个松散藕合型、小时为时间尺度的分布式水文模型 ,针对该模型开发的GUI为模型提供数据管理、参数率定、模型运行和结果输出的整体功能。模拟结果表明 ,模型运转良好。     

流域水文循环过程与机制的模型研究及进展

以坡地为研究对象,回顾了流域水文循环的研究进展;揭示了水文循环的影响因素及水文循环的物理机制;总结了在水文循环领域模型开发的研究成果;介绍了分布式水文模型及其数学建模的研究进展,并给出了目前建立分布式水文模型时存在的主要问题.最后指出,随着气候变化和人类活动等影响的加剧,一方面要加强对水文过程的物理机制的研究,另一方面开发有物理基础的分布式水文模型,这是今后流域水文循环研究的重点.     

流域水空间规划与管理研究——以霍林河流域为例

水资源的更新再生和可持续性存在的能力,是靠水循环过程年复一年、周而复始补给的.维持水的可持续性,保障水循环过程的正常运转,是自然社会持续发展的一项重要任务.水循环过程中,水的类型和资源属性变化与地理地质要素空间组合及其相互作用密切相关,水资源的形成、存在、迁移和转化需要一定的空间介质和场所,以满足水量调蓄、赋存、补给、更新以及水质保护的空间需求.这些空间介质和场所在流域尺度上,是指河流和其支流及与之相连接的湖泊、湿地等各种水体、那些受洪水波及的洪泛平原和部分坡地,以及此范围内的地下含水层系统所共同占据的空间.流域发展过程中,人类往往关注自身社会经济发展需求,而忽略了水系统的空间要求,流域内土地利用程度和范围不断扩大,水流在流域下垫面土层中的垂向和侧向运行路径受阻,干扰了流域中各种径流成分的生成过程和流域下垫面对降水的再分配过程,流域空间上水调节能力降低,滞洪能力减弱,陆地承载水量越来越少,加剧了水资源的时空分布不均,流域水质恶化,生物多样性降低,严重威胁着水资源安全.基于此,在流域水空间概念的基础上,提出流域水空间规划原则和规划程序,并以霍林河流域为例,建议对干旱和半干旱区流域采用水空间规划和管理措施,试图通过规范流域水空间管理,实现流域水和土的联合管理.     

基于SWAT模型的山区日径流模拟在玛纳斯河流域的应用

针对玛纳斯河流域山区水资源对径流的显著影响,建立适合于该流域的SWAT分布式流域水文模型。结果表明,采用1980-1995年数据模拟,验证了玛纳斯河流域控制性站(肯斯瓦特水文站)的日径流的模拟过程基本上反映了实际情况。模拟相对误差RE为17%、Nash Sutcliffe效率系数Ens为0.73,为新疆山区河流建立分布式流域水文模型提供了参考。     

天山北坡典型内陆河流域积雪年内分配与年际变化研究——以玛纳斯河流域为例

以500m分辨率的MOD10A2积雪遥感影像和气象站点数据为基础,以积雪覆盖率和初雪日与积雪日数为变量对玛纳斯河流域积雪的年内分配(2007年10月-2008年9月)与年际变化(1960年-2006年)进行了分析探讨.结果表明:水文年内玛纳斯河流域积雪变化较大,北部开阔的河谷地带积雪覆盖呈现明显的季节性变化;南部山区海...     

基于FAHP原理的水资源承载力综合评价研究——以新疆博尔塔拉河流域和精河流域为例

本文应用模糊层次分析法(FAHP)研究了流域的水资源承载能力问题。通过对系统内在作用机制的分析,以新疆博尔塔拉河流域和精河流域为例,利用FAHP原理建立了流域水资源承载力综合评价指标体系并对其进行了量化分析。借助德尔菲专家调查法,将FAHP法运用到研究区水资源承载力综合评价指标权重的求解中,对评价指标、具体评价过程和应用方法进行了解释说明。并预测了研究区未来规划水平年水资源承载力的发展趋势。提出了该区域社会经济发展规划和水资源配置的决策方向,并探讨提高该区域水资源承载力的方法和措施。这也为其它区域的水资源可持续利用研究提供了一定的借鉴。     

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...     

基于干旱指数与主成分分析的干旱评价——以锡林河流域为例

利用锡林河流域逐月气象数据,分析了历年降水与气温的最值变化;计算了标准化降水指数(SPI)与综合气象干旱指数(CI)并用其对研究区干旱状况进行表征;利用主成分分析法对锡林河流域的干旱情况进行评价。结果表明:1981-2016年的最高气温变化呈微弱的升高趋势,最低气温的变化趋势基本持平。最大降水量的变化趋势是减小的,各月的最小降水量基本趋于0。CI指数表明,36 a中只出现过轻旱事件,且春季最多,其次为秋季,夏季发生的最少。SPI指数表明,36 a中出现了重涝、中涝、轻涝、重旱、中旱、轻旱事件,且事件的危害程度越高发生的概率相对越小,冬季发生的旱涝事件大多危害程度相对较高。主成分分析结果表明,研究区气象因素的第一主成分主要反映水分胁迫对干旱的影响,第二主成分主要反映日照对干旱的影响,第三主成分主要反映气温对干旱的影响;综合得分结果表明,各地的干旱情况排名为:扎鲁特>巴林左旗>翁牛特旗>多伦县>化德>西乌珠穆沁>锡林浩特>林西县>东乌珠穆沁>朱日和>阿巴嘎旗>二连浩特>苏尼特左旗。     

地表水调配引起的地下水环境变化——以疏勒河流域为例

通过对昌马水库运行前后不同时期疏勒河流域盆地地表水-地下水相互转化的分析,发现调配水资源引起了"河流-含水层"系统的强烈变化.流域盆地地下水补给量总体呈减少趋势,引发了生态的恶化.3座水库联合调水后,中游盆地地下水补给量,比20世纪60年代、90年代末,分别减少了3.11×108 m3,2.95×108 m3.下游2个盆地的地下水补给量小幅增加,中游盆地泉水溢出量与60年代相比削减了53.2%.盆地内的河水断流,湿地萎缩,植被、草场退化,土地沙漠化和盐渍化等环境问题更加严重.     

基于GIS的水资源优化管理信息系统--以濮阳市水资源管理为例

结合GIS的功能和水资源管理的实际 ,通过河南濮阳市的应用实例 ,介绍了应用Arcview进行二次开发来构建水资源优化管理信息系统的方法、过程以及该系统的结构主要功能。该系统充分利用GIS强大的空间数据处理能力来管理水资源信息 ,并把泰森多边形法、水均衡法和水质综合评价模型融入到GIS中进行水资源管理 ,这种方法对其它中小城市水资源管理信息系统的建立具有借鉴意义。     

基于GIS的雪崩对冰湖风险性评估——以喜马拉雅山科西河流域为例

雪崩是冰湖风险性评估的因子之一,借鉴欧美发展起来的雪崩模型,在冰湖溃决洪水频发的喜马拉雅山地区开展雪崩对冰湖风险性评估研究具有重要意义。基于ICIMOD IKONOS DEM和Landsat-TM数据,利用GIS方法提取了研究区雪崩形成的海拔、平面曲率、坡度和地表覆盖类型等估算因子,根据Av=(Al+Fy)×S×Rg模型估算了研究区潜在雪崩形成区域,并应用GIS方法和α-β模型估算了雪崩的传播路径。结果表明:潜在雪崩不易形成的"低"值多分布在谷底及地表覆盖类型为密林的山坡上,而"高"、"较高"值多分布在坡度为30°~50°、地表类型以裸岩或草地为主的山坡和冰川上,这些分布符合雪崩形成的客观实际;分析判断发现研究区内"高"值区域,也就是潜在雪崩形成区共有98处,其中有10处能够进入冰湖,对这些冰湖的稳定性造成风险,这意味着在分析研究区所有冰湖的溃决风险性时,只有受到潜在雪崩影响的9个冰湖需要考虑雪崩因素,其余冰湖在冰湖溃决诱因筛选中无需考虑雪崩因子。     

两种概率模型在滑坡敏感性分析中的应用及比较——以甘肃省天水市罗玉沟为例

滑坡敏感性分析是对一个地区孕灾禀赋的评价,在缺少时间序列观测资料地区,敏感性分析往往比危险性分析更具科学性。CF指数与信息量模型是敏感性分析中的两种概率模型,文中运用以上两种模型对天水市罗玉沟流域滑坡作了敏感性分析,在对模拟结果进行验证的基础上得出,两种模型都表现出了较好的模拟结果,但较之CF指数,信息量模型具有更高的分析精度。根据完整滑坡数据生成了研究区的敏感性分布图,结果显示研究区敏感性出现了明显的空间分异格局:流域中下游敏感性高而上游敏感性低,主沟南岸敏感性高而北岸敏感性低。最后结合研究区水文地质条件,分析了这种格局的形成原因。     

基于GIS的秦巴山区土壤侵蚀空间特征分析——以陕西省宁强县为例

为了给秦巴山区宁强县的水土保持与土壤侵蚀防治提供科学依据,本研究利用遥感影像解译和GIS技术,得到研究区土地利用现状、植被覆盖和数字高程模型(DEM)等数据,并利用USLE模型计算研究区的土壤侵蚀模数。结果表明,研究区的土壤侵蚀面积轻度占47.015%,中度占33.36%,强度占12.53%。土壤侵蚀严重的地区主要分布在研究区的东北部,并且也是灌溉水田、水浇地、旱地和菜地分布的区域;本研究还运用GIS和遥感技术,选用通用土壤流失方程(USLE)成功估算了宁强县的侵蚀模数及各种侵蚀等级面积,研究结果与二调结果相符合。     

干旱区内陆河流域人口统计数据的空间化——以黑河流域为例

人口数据对于全球、洲际、区域尺度的人与环境交互作用研究的重要性已经被广泛地认知。研究人口数据与环境的关系不仅要关心人口的数量,更要分析其空间分布。遥感和地理信息系统是人口统计数据实现空间化的有效工具。结合干旱区内陆河流域特征构建适合黑河流域农村和城市人口分布的模型:基于土地利用数据建立回归模型,模拟黑河流域农村人口的空间分布;利用城市边缘距离来表征城市多中心情形,将不规则的城市虚拟成同心圆分布的城市,并将Clark模型和加幂指数模型转换成基于城市边缘距离的形式来模拟研究区城市人口密度。基于以上方法最终获得黑河流域25m格网的人口空间分布结果和尺度上推后的1km格网数据。在乡镇级别对人口空间化结果进行精度验证,并与已有数据库(GPW1995、UNEP/GRID 1995、LandScan 2002和cn2000pop)估计的黑河流域人口数据进行比较,结果均表明本研究采用的方法和模型可以获得更高精度的流域人口空间分布数据。     

基于RS和GIS的沙漠湖泊动态变化研究——以巴丹吉林沙漠为例

沙漠湖泊动态变化的常规观测方法在沙漠的大部分地区无法实施,遥感(RS)与地理信息系统(G IS)技术的发展为研究沙漠湖泊动态变化提供了有效的技术手段。及时准确地掌握和研究沙漠湖泊资源的现状和动态变化过程,对于沙漠湖泊的合理开发、保护和可持续发展都有着及其重要的意义。因此,以巴丹吉林沙漠为例,利用1973年、1990年、2000年、2007年的(多光谱扫描仪)MSS、(专题制图仪)TM、(增强型专题制图仪)ETM+、(中巴地球资源卫星)CBERS_CCD遥感资料为信息源,综合监督分类与目视判读方法提取沙漠湖泊信息,以G IS为工具对湖泊动态变化信息进行分析。结果表明:研究区1973年湖泊面积为28.56km2,2007年的湖泊面积为17.01km2,减少了11.55km2,减少的速度为0.34km2/a,其中1973-1990年间减少的速率最快,为0.66km2/a,1990-2007年间几乎没有发生变化。     

基于RS与GIS的湿地保护有效性分析——以向海自然保护区为例

向海自然保护区是以保护丹顶鹤等珍稀水禽和蒙古黄榆为主的国家级湿地自然保护区,具有重要的国际地位与作用。但是,湿地资源的退化现状使得人们对于保护区的有效性产生了疑问。本研究借助RS与GIS技术,利用1954年、1986年和2004年的土地利用数据,对比分析了向海自然保护区建立前后、保护区内各功能区、保护区及其周边区域的湿地资源动态变化,另外,结合保护区野外调查资料,探讨了湿地生境退化对鹤类等珍稀水禽迁徙及繁殖数量变化的影响。结果表明:保护区建立后湿地损失速度有所减缓,但仍保持减少的趋势;核心区内湿地得到了较好的保护,对实验区与缓冲区的保护作用较弱;与其周边区域相比,保护区内湿地资源的时空动态变化显著;鹤类等珍稀水禽种群数量随着湿地面积的萎缩而迅速减少。区域气候环境变化是导致湿地退化的主要原因,人为活动干扰以及保护区自身建设与管理中存在的问题是影响保护区对湿地资源发挥有效保护作用的主导因素。