SS-N模型的改进及在四湖流域的的应用

工程实践中，尤其是洪水预报和水量平衡计算，预测流域径流的简单方法是很重要的。假定流域只有蓄满区域产流，由于目前的水质，土壤侵蚀模型仍普遍应用传统SCS-CN法，随着VSA水文过程的日渐成熟，需要新的应用理论与之适应。改进方法的初损值（启动径流所需水量）等于流域埋藏最浅土壤内单位面积的气孔度。本文将目改进的SCS径流曲线数法的最基本形式应用于澎家河滩流域，采用简单实验方法确定流域动态Ia值，然后确定有效降雨和流域S值，与传统的Ia＝ S相比，模拟精度更高。     

淮河上游流域SCS_CN模型初损取值与CN值确定方法的研究

SCS(soil conservation service)模型结构简单、参数较少、使用方便,被广泛应用于流域径流估算。CN(curve number)值和初损率是模型最主要的两个参数。选取了淮河上游4个小流域的降雨径流数据,对比分析了在初损率分别为0.2和0.05时,6种CN值反演算法(平均值法、中值法、算数平均值法、S对数频率分布法、最小二乘法和渐近线法)对径流模拟的差异。结果表明:利用初损率为0.05的径流预测精度优于初损为0.2。6种CN值反演算法中,渐近线法效果最佳。该研究为提高SCS模型应用效果提供参考。     

基于约束非线性最小化法的时段单位线优化估计

时段单位线被广泛应用于模拟流域中的地面径流过程.用传统方法(如最小二乘法)推求时段单位线,容易产生锯齿状振荡,并且所得单位线径流深不等于10 mm.为克服此现象,应用数学规划中的约束非线性最小化法来优化单位线的推求过程.为比较该方法的应用效果,最小二乘法也被应用于本研究中.采用两个案例进行分析,结果显示采用约束非线性最小化法能够有效抑制时段单位线锯齿状现象的产生,单位线总量亦等于单位净雨量10 mm,用两种方法得到的地面径流计算值与观测值之间的吻合度是近似的.     

径流曲线数(SCS-CN)模型在洪水预报中的应用研究

径流曲线数(SCS-CN)模型是一种应用广泛的地表径流评价方法,如何通过对径流曲线数(CN)数值的确定来提高径流预报能力,对水资源有效开发利用和洪水灾害有重要的意义。本研究在湖北省松柏站,将其1983-2012年实测降雨径流数据分为模型参数率定期(1983-2003年)和验证期(2004-2012年),分别通过降雨-径流反推法和参数自动优选法计算出流域的综合CN值,根据前五天的累计降雨量对次洪进行分类,得到不同前期湿润条件相对应的流域综合CN值,然后将得到的CN值用于多场次洪进行验证。结果表明:通过考虑前期土壤湿润条件,两种方法获得的流域综合CN值均可用于本流域的洪水预报,且后一种方法的预报精度更高。     

改进IHA法的应用研究

为提高评价水利工程对下游径流影响的精准度,提出了基于控制变量思想的改进IHA法。该方法通过控制降水量这一影响径流的关键因素,采用滑动平均法寻找匹配年降水量周期,再计算出多年平均年降水量,然后结合年降水量趋势线等因素找出工程前后年降水量最为相似的两个时期,并将此时期内的日平均径流资料作为改进IHA法的输入。实例应用中,锦江流域长江、扶溪、石塘等7个雨量站的算术平均值作为整个流域的降水过程,分析表明1972-1987年的年降水量情况与水库运行后的1993-2009年的年降水量最为相近。采用IHA法和改进IHA法分别计算锦江水库下游仁化站的径流资料,结果表明改进IHA法的评价更符合实际情况,益于科学有效地恢复河流生态系统。     

基于约束非线性最小化法的时段单

时段单位线被广泛应用于模拟流域中的地面径流过程。用传统方法（如最小二乘法）推求时段单位线,容易产生锯齿状振荡,并且所得单位线径流深不等于10mm。为克服此现象,应用数学规划中的约束非线性最小化法来优化单位线的推求过程。为比较该方法的应用效果,最小二乘法也被应用于本研究中。采用两个案例进行分析,结果显示采用约束非线性最小化法能够有效抑制时段单位线锯齿状现象的产生,单位线总量亦等于单位净雨量10mm,用两种方法得到的地面径流计算值与观测值之间的吻合度是近似的。     

气候变化和人类活动对黑河中游流域径流的影响分析

甄别气候变化和人类活动对黑河中游流域径流的影响,对于维护该流域水安全具有重要意义。黑河中游流域降水和径流的变化趋势不完全一致,其中径流均呈减少趋势。应用累积距平曲线、Mann-Kendall法及Pettitt法分析流域降水和径流序列变点,径流突变均发生在20世纪80年代,确定以径流序列最早突变点1980年划分基准期和变化期。采用双累积曲线法和敏感性系数法对黑河中游流域的径流进行气候变化和人类活动影响的定量识别与评估。结果表明:黑河中游鸳鸯池流域、高崖正义峡流域和正义峡流域的水文水资源变化主要受人类活动影响,各流域人类活动影响贡献率均高达85%以上,最大可达96%。     

哈尔滨主城区无资料子流域模拟径流复杂性测度

针对哈尔滨主城区无资料子流域模拟径流的随机性较大,且易受人为因素的干扰等问题,将本征时间尺度分解(Intrinsic Time-scale Decomposition,ITD)算法引入水文系统复杂性研究中,用于改进传统复杂性测度方法。将ITD与多尺度模糊熵(MFE)相结合测度黑龙江省哈尔滨市主城区8个无资料子流域模拟径流复杂性。结果表明,哈尔滨主城区无资料子流域的模拟径流表现出了较强的非线性特征,其中北部地区运粮河流域的径流熵值最大,南部地区肇兰新河流域的径流熵值最小,模拟径流的复杂性熵值南北方向整体呈现南高北低走向。通过对比加入白噪声和有色噪声后,小波熵(Permutation Entropy,PE)、排列熵(Wavelet Entropy,WE)和ITD-MFE的评价结果,表明ITD-MFE算法具有更好的稳健性。研究成果揭示了哈尔滨市主城区无资料自流域模拟径流复杂性差异及其变化规律,对于今后指导哈尔滨市主城区内科学合理地利用径流资源具有一定的指导意义。     

基于SWAT模型的合理亚流域划分和径流模拟

以葫芦河流域为研究对象,建立2006-2012年流域月尺度SWAT模型,探究不同亚流域划分下模型对流域径流、泥沙、营养物的响应情况,确定流域亚流域划分水平,并在此基础上进行月尺度的径流模拟,验证其适用性。结果表明:(1)径流与硝氮的变化幅度相差不大,7个亚流域划分后相对误差均小于10%,泥沙与有机氮、有机磷、氨氮、总氮、总磷的变化趋势基本一致,通过分析确定葫芦河流域合理的亚流域划分水平为37个左右;(2)通过PSO算法得到合理亚流域划分下模型的月径流模型可以用于葫芦河流域的SWAT模型径流模拟,其率定期和验证期的R~2值依次为0.84和0.81,Ens值依次为0.76和0.62,模拟效果理想。研究结果可为葫芦河流域进一步的水文模拟研究提供有效的参考依据。     

无资料地区径流分析计算方法研究

应用区域回归法进行无资料地区径流计算。采用快速聚类划分水文一致区，建立径流量与特征变量的区域回归方程，应用加权最小二乘法估算回归系数，推求年平均径流及不同保证率下的径流量；通过模糊优选法选择相似流域，采用水文比拟法估算径流的年内分配。结果表明所提方法要优于传统的等值线图法。