南方平原灌区稻田涝水过程模拟

基于高邮灌区典型区域降雨涝水过程监测,根据灌区特点对水箱模型进行改进,构建了适合于平原稻区稻田涝水过程模拟模型,采用自适应遗传算法对模型参数进行了率定,并对模型在水稻灌区的适应性进行评价.结果表明:稻田水箱模型对稻田涝水过程模拟具有较高精度.率定期,降雨径流模拟值与实测值均方根误差RMSE为0.17~0.28 mm/h,相关系数r大于0.95,模型纳什系数NSE为0.79~0.96.验证期,降雨径流模拟值与实测值之间均方根误差RMSE为0.06~0.29 mm/h,相关系数r超过0.88,模型模拟纳什系数NSE为0.73~0.93;对稻田蓄水深的模拟,均方根误差RMSE为15~20 mm,相关系数均大于0.95,纳什系数NSE为0.84~0.90.因此,改进的稻田水箱模型能够反映稻田的水循环过程,可为南方平原水稻灌区防洪除涝减灾对策的制定提供决策支持.     

平原河网区排涝计算研究

行洪排涝是平原河网区汛期的重要任务。利用MIKE11模型中的HD模块,以江苏省泗洪县城区水系为实例,建立了一维水动力学模型,并利用产汇流计算确定了模型的边界条件,对20年一遇暴雨条件下的城区河网水量进行了模拟计算。结果表明,在现有的排涝设施条件下,泗洪县城区河网能够满足设计暴雨下的排涝要求。     

丘陵-平原-湿地复合区降雨径流数值模型

针对丘陵-平原-湿地复合地区降雨径流数值模型较少、而已构建的模型对水文要素空间分布和湿地区水流运动又反映不足,采用格子玻尔兹曼法和有限元法构建丘陵-平原-湿地复合区降雨径流数值模型。在模型构建过程中将复合区分为地势起伏较大的上游丘陵区和下游地势变化较小的平原湿地区。上游丘陵区降雨采用距离平方倒数法计算降雨空间分布、采用格子玻尔兹曼法建立非饱和区土壤水运动模型、利用达西公式建立饱和区水流运动模型、利用格子玻尔兹曼法构建汇流数值模型,进而构建了上游区的降雨径流数值模型。平原湿地区采用基于有限元四边形单元构建了水流运动数值模型。平原湿地区入口边界采用上游区降雨径流数值输出的流量过程,平原湿地区出口边界采用基于格子玻尔兹曼法的汇流模型计算的水位过程。四边形单元有限元求解水流运动方程实现了上、下游区的无缝连接,模型使用比较方便。以挠力河流域为研究对象进行了降雨径流和平坦区水流运动模拟研究,模拟结果良好,说明模型较为可靠。     

基于经验相关的城陵矶日流量模拟模型研究

基于洞庭湖水量平衡和长江干流对洞庭湖顶托作用,建立了一种经验的洞庭湖出口城陵矶流量逐日预报模型。首先建立了长江干流宜昌-枝城、枝城-监利流量的相关关系,推求枝城和监利流量;然后根据枝城站流量推求了三口分流量,根据鹿角水位或多输入单输出线性系统模型推求螺山流量;最后根据洞庭湖区鹿角水位以及长江干流监利站和螺山站的顶托作用求得城陵矶流量。模型计算结果与实测资料比较表明,不同水平年下城陵矶流量模拟的确定性系数均超过0.8,能为洞庭湖水文模拟提供新的方法。     

nfoWorks RS软件在平原河网计算中的应用研究

河网水力学模型专业应用软件InfoWorks RS软件由英国Wallingford软件有限公司开发,是一个一维水力学模型,可以在一体化的仿真环境中实现降雨径流、汇流、恒定和非恒定水动力模拟,具有复杂水工结构模拟功能,采用逻辑规则表达的系统控制器,可以灵活的模拟复杂的控制结构调度原则。InfoWorks RS软件为可视化的通用软件,前、后处理功能非常强大,可以完全模拟平原河网内泵站、河涌的布局。通过软件在英雄水系河网水力计算的应用实例,表明InfoWorks RS软件河网水力模型能够为平原河网水系综合整治以及防洪排涝的数值模拟提供足够精确的水动力资料,进而为水系规划实施提供科学的决策依据。     

InfoWorks RS软件在平原河网计算中的应用研究

河网水力学模型专业应用软件InfoWorks RS软件由英国Wallingford软件有限公司开发,是一个一维水力学模型.该软件可以在一体化的仿真环境中实现降雨径流、汇流、恒定和非恒定水动力模拟,具有复杂水工结构模拟功能;采用逻辑规则表达的系统控制器,可以灵活的模拟复杂的控制结构调度原则.InfoWorks RS软件为可视化的通用软件,前、后处理功能非常强大,可以完全模拟平原河网内泵站、河涌的布局.通过软件在英雄水系河网水力计算的应用实例,表明InfoWorks RS软件河网水力模型能够为平原河网水系综合整治以及防洪排涝的数值模拟提供足够精确的水动力资料,进而为水系规划实施提供科学的决策依据.     

基于DEM的分布式水文模型汇流顺序研究

各个栅格在水平空间中模型计算顺序的确定,是构建基于DEM的分布式水文模型过程中的关键环节之一.对比研究3种基于DEM的分布式水文模型汇流顺序确定的方法:随机抽样法、分级确定法和多叉树后序遍历算法.通过构建基于DEM的分布式水文模型,以实例研究3种方法对汇流演算的影响及其适用性.结果表明:3种方法得到的汇流顺序对应的模型计算结果完全一致.多叉树后序遍历算法具有分形特点,计算效率高,在实际应用中,建议采用多叉树后序遍历算法确定分布式水文模型的汇流顺序.     

紫荆关流域分布式HEC-HMS水文模型构建及洪水模拟

国内外学者利用HEC-HMS水文模型模拟流域降雨径流过程,发现该模型有良好的适用性。【目的】提高紫荆关流域洪水模拟精度。【方法】采用紫荆关流域水文气象及下垫面资料,将流域划分为11个子流域,通过选择产流和汇流计算方法,构建了该流域分布式HEC-HMS水文模型,并从历史实测暴雨洪水事件中选择14场洪水对构建的HEC-HMS水文模型进行了参数率定和模型验证。【结果】率定的各子流域产流参数基本相同,由于各子流域面积不同导致汇流参数也不同。模拟的洪峰流量和洪量相对误差均在20%以内,纳什效率系数为0.51～0.95,模拟与实测的洪水过程线吻合较好,模型模拟精度较高。【结论】构建的水文模型能反映紫荆关流域实际的产汇流过程,可用于该流域洪水过程模拟和洪水预报。     

HEC-RAS模型在小流域山丘、平原复合型河道水面线推求应用与研究

山丘、平原地区混合地区的河道,产汇流条件复杂,单一计算方法难以有效地模拟河道的洪水情况。以北方小流域的某山丘、平原复合河道为例,基于HEC-RAS模型,在缺乏水文资料的情况下,采用对河道划分山丘、平原区域的方法对河道进行了10年一遇洪水的模拟。结果表明HEC-RAS模型采用山丘、平原区域划分的计算方法与不划分相比较,前者更为符合实际情况。同时,此方法能够适用于流态复杂的河道水面线推求,可为防洪规划与防洪预报提高精度作为参考。     

MIKE 11模型在望虞河西控工程排涝计算中的应用

针对武澄锡虞区遭遇五年一遇暴雨情况,采用适合于平原河网及城市区域产汇流模拟的水文水力模型--MIKE 11模型,将其中的NAM模型和HD模块进行耦合,根据望虞河西控工程调度方案,由设计暴雨推求评价区河道涝水特征值。通过排涝水文计算,模拟对比望虞河西岸封闭前后,评价区遭遇五年一遇暴雨时,河网节点的水位、流量过程,分析望虞河西岸封闭对评价区水系、洪水位、高水位持续时间及半高地淹没状况的影响。模型计算结果表明,望虞河西控工程实施后,望虞河西岸地区最高水位普遍抬升,受影响区域内高水位持续时间增长,对部分半高地存在潜在淹没影响。     

基于SWAT模型的卧虎山水库流域径流模拟

为探讨SWAT模型在中小流域的适用性,以卧虎山水库流域为例,在3S技术的支持下,制备了SWAT模型所需的DEM、土地利用、土壤及气象等数据库,构建了卧虎山水库流域SWAT分布式水文模型,并以2007-2009年实测数据对模型参数进行率定,以2010-2011年数据进行模型验证。结果表明,逐月径流量模拟值与实测值的Nash效率系数、相关系数均大于0.70,相对误差小于15%。总的来说,SWAT模型能够较好地模拟卧虎山水库流域的地表径流过程,可以在该地区推广应用。     

基于SWAT模型的开都河上游未来土地利用变化对径流的影响

【目的】揭示土地利用变化下的流域径流变化。【方法】以开都河上游区域为研究对象,利用分布式水文模型SWAT,采用元胞自动机-马尔科夫模型(CA-Markov)预测法、当地土地利用规划要求和极端土地利用情景法共设置了4种2025年土地利用情景,包括自然发展情景、规划发展情景、极端草地情景、极端林地情景。【结果】①构建的SWAT模型在率定期(R2=0.74,NSE=0.73)与验证期(R2=0.58,NSE=0.57)的模拟结果可以接受。②采用CA-Markov模型模拟的2010年土地利用类型图Kappa系数为0.83,可用于预测2025年土地利用类型。1980—2010年土地利用类型变化主要表现为草地转换为水体和未利用地,其转换面积分别为106.09 km2和0.5 km2。③相较于基准年2010年,各土地利用情景下的年均径流量均减少,自然发展情景减少最快,极端草地情景减少最慢;从丰水期与枯水期来看,2种时期下各情景月均径流变化完全相反;从其季节分配来看,各土地利用类型在夏季对径流变化影响最大,冬季影响较小。【结论】该地区草地是影响径流最主要的调控因子,原有草地的减少会引起夏季径流较大幅度减少,对于未利用地,可考虑开发为草地。     

洞庭湖烂泥湖水系洪涝灾害风险评估与应对措施

近年来,洪涝灾害是全球发生频繁、危害最严重的气象灾害之一,国内不少学者开始对洪涝灾害进行研究,目前对于洞庭湖区洪涝灾害风险的研究较少.采用综合评价法建立模型对洞庭湖区烂泥湖水系洪涝灾害风险进行评估并提出应对策略,结果表明:新泉寺闸内水位和滞涝水面率的不同导致暴雨对烂泥湖水系的影响程度也不同.同时采取提高滞涝水面率和降低...     

基于SWAT模型的金华江上游土地利用变化对径流影响的研究

流域内土地利用变化对水文循环有着重要影响.本文通过在金华江上游建立SWAT模型,模拟了不同土地利用情景下流域径流的变化特点,结果表明:SWAT模型模拟精度高,其中验证期Ens=0.85,R2=0.85,Re=0.07,可以模拟及分析流域水文对土地利用变化的响应;在该流域内,林地有减少径流量的作用而草地和耕地相反;保护耕地使流域内农业产量增加但也使径流量增加,且增加量集中在雨季.     

汾河兰村—二坝流域径流模拟及气候变化对径流影响研究

以汾河兰村—二坝区间流域为研究对象,建立研究区SWAT分布式径流模拟模型,并利用SWAT-CUP程序SUFI-2算法进行模型敏感性分析及参数率定,进一步将率定好的模型应用于气候变化条件下的径流响应分析,为区域水资源管理决策提供理论依据与技术支持。径流模拟结果表明:模拟期的各项精度评价指标均达到乙级,SWAT模型在研究区径流模拟的适用性较好。气候变化条件下径流响应分析表明:径流变化与温度变化呈负相关,且随着温度变幅的增加,径流减小速率减缓,温度影响效应减弱;径流变化与降雨变化呈正相关,且随着降雨变幅的增加,径流量增加速率加大,降雨影响效应加强;相同的径流响应,气温与降雨的变化基本呈线性变化关系,即气温增加0.5℃的径流效应与降雨平均减少0.49%(变化幅度0.38%~0.67%)的径流效应等效。     

三峡枢纽修建后对洞庭湖治理方略的研究

本文简述了历史上长江与洞庭湖的复杂关系及治理过程，提出三峡枢纽修建后根治洞庭湖的设想和水利、交通等的具体布署方案，并描述了洞庭湖根治后的前景。     

基于SWAT模型的沂蒙山水土流失治理区地表水与地下水转化规律研究

为研究沂蒙山水土流失治理区,气候及植被覆盖变化影响下,水资源转化规律,以蒙阴县岸堤水库控制流域为研究对象,采用归一化植被指数(NDVI)为指标,分析植被覆盖的时空变化规律,采用分布式水文模型SWAT研究流域水文要素的时空演变规律,定量分析地表水与地下水转化量.计算结果表明:2000-2016年,流域NDVI呈增大趋势,...     

A comparison of WEPP and SWAT for modeling soil erosion of the Zhangjiachong Watershed in the Three Gorges Reservoir Area

Soil and water conservation is important for the Three Gorges Reservoir Area in China, and quantification of soil loss is a significant issue. In this study, two widely used models - the Water Erosion Prediction Project (WEPP) and the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) - were applied to simulate runoff and sediment yield for the Zhangjiachong Watershed in the Three Gorges Reservoir Area. The models were run and the simulated runoff and sediment yield values were compared with the measured runoff and sediment yield values. In the calibration period, the model efficiency (E_NS) values for the WEPP and SWAT were 0.864 and 0.711 for runoff, and 0.847 and 0.678 for sediment yield, respectively. In the validation period, the E_NS values for WEPP and SWAT were 0.835 and 0.690 for runoff, and 0.828 and 0.818 for sediment yield, respectively. The results of E_NS and the other criteria indicate that the results of both models were acceptable. WEPP simulations were better than SWAT in most cases, and could be used with a reasonable confidence for soil loss quantification in the Zhangjiachong Watershed.     

气候与土地覆被变化下的水文响应模拟——以太行山八一水库流域为例

太行山区是华北平原的重要水源地,但近年来山区来水的逐渐减少已成为该地区水资源缺乏的重要原因之一。利用分布式水文模型SWAT,根据野外实际调查及室内实验获得了模型所需的水文地质参数,通过模型校准和验证,建立了太行山八一水库流域的水文模型,Nash-Sutteclife模型效率系数等评价结果显示,SWAT模型在该流域具有很好的适用性。结合该区历史气候与土地覆被变化趋势,分别假定了25种气候情景和4种土地覆被情景,模拟结果表明,气温降低和降水增加的情景下,流域的径流量明显增加,并且随着土地覆被的好转,径流量逐渐减少,蒸发量增加。从水文角度探查了太行山区径流变化的原因。     

SWAT模型在平原河网区的子流域划分方法研究

由于平原河网区地势平坦,地形起伏较小,SWAT模型在对平原河网区进行河流生成和子流域划分时往往不能反映河流的真实情况,经常会出现所生成河流不连续的现象.针对此技术问题,提出了"分片区、分层次"的河流生成和子流域划分方法,可以解决SWAT模型在平原区河流生成和子流域划分困难的问题,生成的子流域和河流与实际情况比较接近并可以对河流生成和子流域划分进行"局部加密".将"分片区、分层次"方法应用于温瑞塘河流域,取得了不错的效果.