农田流域水文响应特征分析及模型考虑

农田流域由于下垫面性质的复杂和农业管理活动对水文循环的影响,表现出了与自然流域不同的水文特征。通过对农业水文、农田水利方面的相关研究进行总结,从农田流域典型下垫面和农业管理活动2个角度,分析农田与自然流域水文响应差异,提出建立基于农田水文系统特征的分布式流域水文模型的若干考虑。     

分布式水文模型EasyDHM在增江流域的应用研究

为精细描述增江流域水文循环过程,基于分布式水文模型EasyDHM,实现对增江流域产汇流过程的模拟。首先对EasyDHM模型中的众多产汇流参数进行了敏感性分析,然后对其中敏感度较高的参数进行了优化。经参数优化后,三个断面的水文模拟精度在率定期和检验期均较高,说明EasyDHM模型在增江流域应用良好,可为流域水资源的管理、水资源合理利用以及流域洪水预报,起到科学支撑作用。     

分布式水文模型在流域水资源开发

简要阐述了我国水资源开发利用和管理研究的基本状况。指出,目前的水资源管理是基于一定水文规律的现状水资源的调控与开发利用。认为在自然和人类活动的双重作用下,水文循环规律发生了变化,具有物理基础的分布式水文模型将为研究宏观尺度上变化环境下水文循环规律和开发利用流域水资源提供科学有力的工具。回顾了国内外分布式水文模型的研发现状,认为目前我国分布式水文模型的研究开发还不能适应水资源开发利用和管理的现状,开发具有物理基础的分布式水文模型将为我国水资源开发利用和管理提供技术支撑和保障。文章最后给出了分布式水文模型建立过程中模型结构、尺度及模型参数的确定过程中存在的问题及处理方法。     

分布式水文模型在流域水资源量趋势演算中的应用

采用SWAT分布式水文模型分析计算流域水资源量变化趋势,并以伊通河流域为例,分析伊通河流域1993-2008年在水资源量变化情况及演变趋势。并得出以下结论:从1993-2001年,研究区域地表水资源量有减少趋势,减小幅度为12%左右,由于地下水开采量逐年增加,地下水水位下降,疏干面积增加,降水入渗补给量及地表水体补给量增加,地下水资源量有增加趋势,这9年间是伊通河流域地下水资源情势变化较大的时期,2001年以后,伊通河流域地表及地下水资源变化幅度较小,趋于平稳。     

流域土壤重金属分布式运移模型研究

为利用遥感信息提取技术实现流域大尺度范围的土壤重金属运移估算,对大夏河流域进行采样调查,通过分析大夏河流域及其支流的土壤和水体样品,测定重金属As、Cd、Cr、Cu、Pb的含量和分布特征,结果表明,5种重金属含量从大到小依次为Cr、As、Cu、Pb、Cd。根据流域河网分形特征,提出采用分布式运移模型估算大夏河流域的重金属运移量。应用GIS技术,采用网格法对大夏河流域及其子流域进行分维数提取并修正,其水系分维值为1.0163,小于1.6,判定大夏河流域地貌处于幼年期。对流域的相似性进行了建模验证与分析,并根据相似流域分维值和径流数据拟合关系,研究子流域径流量,进一步估算分布式重金属运移量,通过对比SCS-CN模型估算量进行验证。大夏河流域重金属As、Cd、Cr、Cu、Pb的运移量估算结果为0.6710、0.2099、6.2816、1.7465、1.8377t/a。     

沿渡河流域分布式水文模型的构建

按照综合分布式概念性水文模型和分布式水文物理模型长处的建模思路，应用改进的格林-安普特下渗理论和地貌水文学的水滴运动理论，建立了一个具有物理基础的松散结构分布式流域水文模型。模型的产流方法融合了邓恩产流理论和霍顿超渗产流理论，考虑土壤水分剖面、土壤各向异性和地形坡度等对流域产流的影响；模型的汇流方法利用地貌水文学理论，寻求水文过程与流域地形地貌的相互作用及定量关系，以确定模型参数，其优势在于可以考虑净雨空间分布不均和流速空间分不均对流域汇流的影响问题。以湿润地区典型流域沿渡河为对象进行水文模拟应用研究，结果良好,说明模型较为可靠。     

考虑两流区影响的分布式水文模型及其应用

黄土塬区土层巨厚,土壤入渗过程包括优先流和基质流,但其两流区入渗过程不同于山区等区域。目前,分布式水文模型在黄土高原应用时未考虑优先流对降雨入渗过程的影响,造成模型在黄土高原应用时模拟失真,精度较低,大大限制了流域分布式水文模型的广泛适用性。基于传统降雨入渗模型（Green-Ampt模型）,研究通过引入总土壤饱和含水量和土壤总饱和导水系数,改进分布式水文模型,构建黄土塬区两流区WEP分布式水文模型。选择黑河流域作为研究区域,分别利用改进前、后的WEP模型模拟研究区的降雨径流过程,对比验证WEP模型改进后的适用性。结果表明：与传统WEP模型相比,通过考虑两流区影响：对于月径流而言,流域断面逐月径流量相对误差绝对值均小于0.05%,Nash-Sutcliffe效率系数均大于0.69;而未改进模型的相对误差为0.06%～0.24%,Nash-Sutcliffe效率系数在0.66～0.70之间;改进后的模型率定期Nash-Sutcliffe效率系数由0.66升高至0.69,相对误差绝对值由0.24%降低到0.05%,在验证期内Nash-Sutcliffe效率系数由0.70提升到0.73,相对误...     

流域水文模型在黄河中游清涧河流域的应用对比

简介了6个集总式水文模型,利用黄河中游清涧河流域1955~1969年的水文、气象资料,对这6个水文模型的流量模拟效果进行了对比。结果表明:所有模型对月流量具有较好的模拟效果,平均Nash效率系数超过60%,但对日流量的模拟效果相对较差;复杂模型与简单的水文模型相比,并没有明显的径流模拟优势;考虑蓄满与超渗2种机制和结构较为简单的模型显示出更好的地区适应能力。     

数字流域水文模拟在增江流域中的应用

基于DEM的流域水文模拟已成为近年来流域水文模型的热点之一。探讨基于DEM的流域水文模拟方法入手，研究了数字高程模型和新安江模型相结合的半分布式水文模型的建模思路，并把它应用于增江流域洪水预报中，结果证明该模型切实可行。     

流域河流系统水文-水动力耦合模型研究综述

流域和河流属于复杂巨系统,通过水文-水动力耦合的方式可建立起2者之间的水力联系,同时弥补了模型各自的不足,提高了水文预报的精度。系统概述了水文-水动力耦合模型在国内外的应用情况,归纳总结了耦合模型的基本理论框架以及模型耦合与评估的一般方法,并从学科发展与应用角度提出了耦合模型的应用难点与发展趋势,以期为流域河流系统的精细化水文模拟与预报研究提供一定的借鉴和参考。     

考虑山坡和洼地水力联系的半分布式喀斯特水文模型——以陈旗流域为例

针对峰丛喀斯特流域山坡、洼地地貌特征,构建了反映导水介质慢速、快速水流入渗补给和蓄泄特征以及山坡-洼地水力联系的半分布式水文模型。根据贵州省普定陈旗流域出口断面实测流量和洼地地下水位观测数据,对模型参数进行敏感性分析和优选,计算山坡、洼地多重径流成分。结果表明,该模型能较好地模拟流量以及地下水动态过程;山坡是流域的重要补给源,其水量占总水量的76%;山坡、洼地地表径流、快速径流、慢速径流占总水量比例分别为3.8%、71.8%,24.4%,反映了喀斯特地区裂隙管道快速流对陡涨、陡落流量过程的控制作用。     

茅洲河流域水文特性

由于深圳的特殊地理位置和地形地貌,一般河流陡而短小,又因遭遇台风暴雨,造成深圳河洪水历时短,洪峰高的特点,多数河流入海均受潮汐影响较大.因此,水文特性分析对于深圳非常重要,直接影响工程实施的费用及效果.以茅洲河流域水文特征研究为例，给出了深圳地区水文特性研究的一般步骤和方法。     

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。     

数字流域水文模拟在增江流域中的

基于DEM的流域水文模拟已成为近年来流域水文模型的热点之一。本文从探讨基于DEM的流域水文模拟方法入手，研究了数字高程模型和新安江模型相结合的半分布式水文模型的建模思路，并把它应用于增江流域洪水预报中，结果证明该模型切实可行。     

土壤膨胀性对降雨入渗产流影响试验

入渗产流是水循环的重要环节,膨胀性土会改变土壤水分运动参数,从而对降雨入渗产流过程产生影响。以具有膨胀性的黄绵土和娄土为研究对象,在室内模拟降雨条件下,研究了土壤膨胀性对4种厚度(分别为10、20、30、40cm)的土壤容重、累积入渗量、径流强度等土壤水分运动参数的影响,并采用Philip公式、Kostiakov公式和Horton公式对土壤水分运动特征曲线拟合。结果显示:各种厚度的膨胀性土壤受到膨胀力和重力双重作用均导致表层0~10 cm土壤平均干容重相对减小,10 cm以下深度土壤干容重随深度增加而相对增加。随着土壤厚度增大,黄棉土和娄土的土壤累积入渗量变小。径流强度随历时增加而增加,然后稳定,且因不同土层土壤颗粒稳定性不同影响波动幅度。Philip公式拟合效果不理想,Kostiakov公式只适用于土壤饱和段的拟合,而Horton公式考虑到膨胀土体积变化影响土壤饱和过程中土壤水入渗速率,适用于初始入渗至稳定入渗的过程。     

HBV模型在尼洋河流域的应用研究

尼洋河流域位于青藏高原东南部,由于海拔较高来自印度洋的暖湿气流在沿河谷上升时受气温降低的影响,降水形式主要是降雨和降雪。通过MODIS遥感数据观测,流域常年被积雪覆盖,积雪覆盖率与径流量相关关系明显,融雪径流机制明显。HBV水文模型拥有融雪模块,适合水文机制为融雪径流地区使用。通过HBV模型在尼洋河流域的应用,得到率定期平均效率系数Reff为0.75,验证期平均效率系数Reff为0.81。表明HBV模型在以尼洋河流域为代表的青藏高原地区具有较高的适用性,为研究高原山区水文机制和水资源利用打下基础。     

土地利用变化对雅砻江流域水文极值的影响研究

气候变化和人类活动是影响流域水文循环和水资源调配的两个主要驱动因素。雅砻江流域为我国重要的水电基地,其规划总装机容量达3 000万kW,量化分析土地利用/覆被变化(LUCC)对水文极值的影响对于雅砻江流域梯级水库群防洪调度和确保流域防洪安全具有重要的理论价值和现实意义。首先建立了雅砻江流域日尺度SWAT模型,然后采用CLUE-S模型模拟了城镇化发展情景下的土地利用空间分布,并在现状土地利用基础上进行退耕还林操作,进而模拟了3种土地利用情景(基准期、城镇化情景及退耕还林情景)下的日径流序列,结果表明:建立的SWAT模型能较好模拟和重现雅砻江流域基准期水文极值,模型率定期和验证期的Nash-Sutcliffe系数、确定性系数均在0.70以上,除洼里站的验证期外PBIAS的绝对值小于10%,模拟精度较高。城镇化土地利用情景下,城镇面积占比由0.12%增加到0.37%,耕地和未利用地面积占比略有减少;雅江站、麦地龙站及洼里站的日最大流量整体上增加,增幅依次为4.6%、3.4%及2.3%,增幅从上游至下游逐步减小。退耕还林土地利用情景下,耕地面积占比由5.43%降至2.85%,林地和草地面积占比相应增加;雅江站、麦地龙站及洼里站的日最大流量略有减少,但减少幅度十分有限,洼里站减少幅度最大,也仅为-1.2%。     

山丘区小流域水文模型适用性研究

山丘区小流域暴雨洪水过程受诸多因素影响,是个极其复杂的非线性过程,选择合适的水文模型进行模拟是山洪预警预报的难点。选取5种常用水文模型在全国14个典型山丘区小流域开展模拟对比分析,研究不同模型在山丘区小流域的适用性,以期为山洪预报中水文模型的选择提供依据。研究结果表明,HEC-HMS分布式水文模型模拟效果最优,适用于短历时强降雨条件下的山洪模拟;大伙房水文模型对洪峰流量及峰现时间的模拟精度较高,但产流模块在植被覆盖良好、水系较发达的山丘区小流域应用有限;API和新安江水文模型在湿润小流域且实测降雨资料连续情况下可取得较好的模拟效果;TOPMODEL水文模型同样在湿润小流域应用较好,但对于陡涨陡落型洪水的适用性较差。     

应用PSO-KELM模型预测水文时间序列

水文时间序列预测对于水文水利决策有着重要的意义。鉴于水文时间序列的复杂性,提出了一种水文时间序列的混合核PSO-KELM预测模型:将极限学习机(extreme learning machine,ELM)模型应用于水文时序预测研究,基于多核学习思想,构造由径向基核函数和多项式核函数加权构成的混合核函数,其综合了径向基核函数和多项式核函数的优点,并通过粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)对模型的参数进行寻优,避免了人工操作造成的繁琐性和主观性。兰州站年径流量和金沟河流域年径流量实测数据被用来验证新模型合理性。通过两个算例表明:新模型能够获取比BP模型、RBF模型更好的结果。