清漳河流域土地利用方式变化对径流的影响研究

土地利用方式的变化是影响流域径流的重要因素,利用基于GIS技术的分布式水文模型SWAT,以清漳河流域为研究对象,分析了不同土地利用方式对流域径流的影响。结果表明:率定后的模型适用于清漳河流域,模型率定期和验证期径流模拟的Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.88和0.78,相关系数R2分别为0.90和0.79,相对误差Re分别为1.92%和-4.79%。不同的土地利用方式对流域径流有较大的影响作用,同草地和林地相比,城市用地与耕地均有增加地表径流的作用,但耕地相对于城市用地作用较弱;林地与草地均具有涵养水源的作用,但同林地相比,草地涵养水源的作用较差。为减少流域水土流失,应注意采取退耕还林还草,退草还林政策。     

汾河上游土地利用变化对径流的影响分析研究

以汾河上游(兰村以上)为研究区,探究土地利用变化对汾河流域径流的影响。利用1956-2011年的水文气象资料,结合研究区3期遥感影像(1978、1998和2010年),分析了汾河上游多年径流变化趋势以及下垫面变化特征。结果表明,汾河上游径流量呈现下降趋势,1956-2011年兰村站的年平均径流量减少量为0.019亿m3,多年平均径流量没有发生突变。汾河上游土地利用类型变化明显,林草地面积呈增加趋势,农用地与水域面积呈减少趋势。以上研究结果表明,合理规划土地利用,对流域安全具有重要意义。     

土地利用/覆被数据精度对流域水文过程模拟的影响研究

土地利用/覆被是水文过程模拟的关键参数,影响截留、入渗、蒸散发和地下水补给等过程,最终影响河道径流量。【目的】更好地了解不同精度的土地利用/覆被数据对水文过程模拟的影响。【方法】将黑河上游祁连山区3种具有不同分辨率、不同分类精度的土地利用/覆被数据(NLULC,NLULC-1km以及MICLULC)分别输入SWAT水文模型中模拟黑河上游出山径流量,分析了模型率定前和率定后的模拟效果。【结果】将空间分辨率更高、土地利用/覆被分类较少的土地利用/覆被数据输入SWAT模型,能够减少模型校准的复杂度和工作量;模型校准后,分类程度越详细的土地利用/覆被数据对应的SWAT模型径流模拟效果越差;水文模型的校准过程会导致土地利用/覆被数据的空间分辨率对径流模拟的影响变小。【结论】在利用SWAT模型进行径流模拟时,输入分辨率高且分类较少的土地利用/覆被数据能够使模型模拟效果更好。     

基于SWAT模型的气候变化对泾河径流量的影响

在收集、处理大量空间及属性数据资料的基础上,构建泾河流域SWAT模型,运用流域出口站张家山水文站点11年的月实测径流量数据对模型进行率定和验证,并以Nash-Sutcliffe系数(Ns)和决定系数(R2)2个指标综合评价模拟效果,率定期及验证期的2个指标值均大于0.7,表明模型对泾河径流量的模拟具有较好的适用性。通过历史降水量数据频率分析计算,选取3个典型水文年作为基准年,并根据前人对Had CM3模式在A2、B2情景下的输出数据作统计降尺度处理得到流域未来3个时段(2020s、2050s和2080s)降水量、气温的变化结果,设定2种未来气候变化情景,并分别输入已验证的SWAT模型,预测未来典型水文年月径流量的变化趋势。结果表明:相比基准年,2种情景下未来3个时段典型水文年年径流量均减小,丰水年在2种情景下的减幅分别为26%~42%和25%~35%,平水年的减幅为23%~37%和21%~25%,枯水年的减幅为23%~38%和20%~31%;2种情景下未来3个时段典型水文年内的月径流量分配趋势与基准年大致相同,且月径流量的变化特征与降水量的变化基本一致,径流量在月峰值处的变化幅度较大,在其他月份变幅较小;A2情景下,3个时段的丰水年月径流量在8月份减幅分别为41%、43%和61%,平水年月径流量在7月份减幅依次为15%、23%和38%,枯水年的月径流量在6月份减幅依次为20%、36%和46%;B2情景下,3个时段的丰水年月径流量在8月份减幅分别为34%、37%和56%,平水年月径流量在7月份减幅依次为15%、23%和38%,而在2月份的径流量分别从17.71 m3/s增加到24.93、38.79、63.63 m3/s,枯水年的月径流量在6月份减幅依次为24%、31%和28%;2种情景下,丰水年的径流量年内分配不均匀系数从1.06分别减小到0.71和0.74,年内分配不均匀程度降低,而平水年及枯水年的径流量年内分配不均匀系数变化较小;对比2种情景,无论是典型年的年径流量还是各月径流量,其在各时段的变化趋势基本一致,且变幅相差不大。     

ENSO循环对汾河上游径流变化的影响

剖析气候对径流变化的影响,在区域水资源合理开发利用及科学管理等方面具有重要意义。基于汾河上游上静游站、汾河水库站、寨上站及兰村站1956-2000年径流数据及多变量ENSO指数(MEI),采用交叉小波分析方法,探究ENSO循环对汾河上游流域径流变化的影响。结果表明:MEI指数呈上升趋势,径流枯水期持续时间也随之增长,且MEI指数较大年份,径流量较少,反之径流量较大,径流序列的丰枯变化对ENSO循环有一定的响应关系;4个水文站径流量与MEI指数在20世纪70年代之前,有相同的1～4 a周期,且相关关系显著,同时在11～12 a尺度上具有较好的相关性,即ENSO循环对径流量影响较大;在20世纪70年代之后,虽然在1～3 a尺度上仍有一定的相关关系,但没有相同的显著周期,即ENSO循环对径流量影响相对减小,径流变化由气候驱动转变为气候与人类活动共同驱动模式。     

1986年以来黄河上游可利用降水量变化及对径流影响分析

以黄河上游兰州以上历年逐月可利用降水量为基本资料,分析确定1986年为近57年变化转折点,进而统计分析了1986年以来汛期可利用降水量较前期的时空变化,并依据天然径流量与其的关系,建立天然径流量计算公式,计算分析了可利用降水量变化和其它因素对径流量的影响。主要结论为:(1)可利用降水量年际变化特点有:①近57年总体呈减少趋势,并有前期偏多,中期基本正常和近期明显偏少的阶段性特点;②1986年前以正距平居多,之后则以负距平为主。(2)近期较前期变化特点有:①全年总量减少,主要由汛期总量明显减少所致;②尽管非汛期11、12、1、4月有所减少,但因2、3月显著增多使得其总量相对增多;③不同月份差异甚大,如5、10月变化不大,6月有所增加,7~9月明显减少;④夏秋季明显减少,冬春季有所增多;⑤中南部普遍减少20~60 mm;⑥北部湟水流域变化不大;⑦西北小部分有所增加。(3)时段不同,可利用降水量变化和其它因素对径流的影响幅度不同:①20世纪80年代后期不及其它因素的影响显著(二者影响幅度比为2∶8);②20世纪90年代和近8年影响相对较为显著,二者影响的幅度比为3∶7。     

三峡水库上游流域径流变化规律研究

以三峡水库上游六大干支流的九个控制断面为研究对象,针对不同长度径流系列,分析了径流统计参数、年内分配及丰枯变化规律;针对全年、消落期、汛期、蓄水期及枯水期五种分期,应用线性趋势线法和Kendall秩次检验法对径流进行了趋势分析,应用有序聚类法、滑动T及Mann-Kendall法对径流序列进行了突变分析。成果表明,宜昌断面消落期径流平稳、汛期径流有减少突变、蓄水期径流减少趋势显著、枯水期径流增加趋势明显,而汛期和蓄水期径流减小导致全流域总径流出现突变减小可能、且伴随逐渐减小趋势。经初步分析,造成这些变化的主要原因依次是流域气象要素变化、水利水电工程投入运行时充蓄死库容和水面蒸发等损耗增加、上游流域工农业用水量增加及水土保持和退耕还林等。研究成果可以为金沙江下游梯级、三峡梯级的水库综合优化调度提供参考。     

农灌区地下水开采对径流的影响模拟研究

农灌区地下水开采对流域水文过程具有重要影响。针对农灌区,基于新安江模型,建立了考虑地下水埋深对降水入渗补给量、潜水蒸发量以及河川径流量影响的计算模型。利用淮河临涣集流域实测气象、水文资料,对模型进行了参数率定及模型验证,分析了模型参数对河川径流和地下水埋深影响的敏感性,模拟研究区不同开采对径流的影响程度。     

气候因素对蒲河流域径流模拟影响研究

根据分布式水文模型可以对不同流域进行较好模拟的特点,通过对蒲河流域气象数据、数字地图数据、土壤类型数据、土壤利用数据等资料的整理,对大河泡水文站实测资料与模拟结果进行径流月校准与径流月验证,分析SWAT模型在蒲河流域的适用性,并探讨不同气候因素对径流变化的影响。计算结果表明,降雨因素比气温因素更显著的影响蒲河流域的径流变化。     

遥感降水量产品寒区精度评估与径流模拟适用性研究

采用地面雨量站观测的降水量为基准数据,以寒区呼兰河流域作为典型研究区,评估了TRMM(Tropical rainfall measuring mission)最新一代卫星降水量产品3B42V7、3B42RT以及CHIRPS(Climate hazards group infrared precipitation with station data)、基于地面降水量插值获得的IDWP降水量数据在日、月、季度和空间尺度上的精度。利用站点和卫星2种降水量数据驱动SWAT模型,采用SUFI-2算法计算模型并考虑模型参数的敏感性,进行日流量过程模拟,评估了多卫星降水量产品在流域水文模拟和预报中的应用能力。研究结果表明:流域日平均尺度上,3B42V7、3B42RT、CHIRPS分别高估地面降水量5.43%、41.24%、3.37%。3B42V7在流域日、月、季度时间尺度上很接近地面观测降水量。3B42RT的日降水强度累计概率分布与雨量站较为接近。3B42V7和CHIRPS在率定期和验证期的日流量模拟效果均较好,NSCE率定期为0.77、0.84;验证期为0.67、0.56。3B42RT对流量峰值的模拟较差。可考虑采用TRMM 3B42V7和CHIRPS作为基础降水量资料应用于寒区水资源管理、干旱监测和洪水预报等相关研究。     

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。     

对城市边缘区土地利用问题及对策的研究

城市边缘区作为一个特殊的区域空间,在城市发展过程中起着极其重要的作用,它是城市和乡村联系的纽带,为城市生产和生活日益扩张提供后备空间。城市边缘区土地利用对城市和城市周围地区的居民生产、生活方式,经济要素的流转方式以及生态环境保护都起着重要的影响。及时掌握城市边缘区土地利用变化情况,合理进行土地利用规划,对实现可持续发展,构建和谐社会十分必要。     

对城市边缘区土地利用问题及对策的研究

城市边缘区作为一个特殊的区域空间,在城市发展过程中起着极其重要的作用,它是城市和乡村联系的纽带,为城市生产和生活日益扩张提供后备空间.城市边缘区土地利用对城市和城市周围地区的居民生产、生活方式,经济要素的流转方式以及生态环境保护都起着重要的影响.及时掌握城市边缘区土地利用变化情况,合理进行土地利用规划,对实现可持续发展,构建和谐社会十分必要.     

基于再分析降水与融雪模块的雅砻江上游径流模拟研究

雅砻江中下游地区建设有众多水利水电工程,采用合适的降水产品建立雅砻江上游径流模拟预报模型,对下游的水电资源开发有重大意义。研究区域为雅砻江新龙水文站以上的上游地区,从模型结构和数据输入两方面对研究区径流模拟进行改进研究。首先以地面降水［中国地面气候资料日值数据集（V3.0）中的降水］为基准,对中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据集（ChinaMeteorologicalForcingDataset,CMFD）中的降水（CMFD-P）进行评估,然后,分别采用CMFD-P和地面降水为输入运行三水源集总式新安江模型和含融雪模块的集总式新安江模型,模拟研究区出口日径流过程。结果表明：CMFD-P在研究区与站点降水一致性较高;含融雪模块的三水源新安江模型大大提升了三水源新安江模型的模拟能力;采用含融雪模块的三水源新安江模型模拟径流时,CMFD-P降水模拟结果优于站点降水模拟结果,能更好地模拟春季径流。研究成果对研究区径流模拟及预报工作具有数据选择和模型优化方面的实际参考意义。     

CMADS数据对长江源区水文模拟的适用性研究

中国大气同化数据集(CMADS)是基于多种气象场数据和气象站实测数据,耦合得到的支持中国区域范围内SWAT模型驱动的数据集.长江源区位于青藏高原中心地带,自然环境恶劣,水文气象站点分布较少.以长江源区4个气象站数据和CMADS数据分别作为驱动数据,验证CMADS数据在长江源区的适用性.研究发现:SWAT模型在长江源区具...     

降雨输入不确定性对SWAT模型径流模拟的影响研究

降雨输入是水文模型不确定性的主要来源之一,开展降雨输入不确定性对分布式水文模拟影响的相关研究具有重要意义。基于SWAT分布式水文模型,将最邻近法、泰森多边形法、距离平方倒数法和克里金法引入子流域的面雨量计算,模拟淮河流域息县水文站1985-2000年的径流系列,并在改变站网密度及空间分布的条件下进一步研究了不同降雨输入模式对径流模拟精度的影响。结果表明:总体而言,四种插值方法的径流模拟精度较高,说明SWAT模型在息县流域具有较好的适用性;在息县流域现有雨量站数目下,距离平方倒数法的整体模拟效果最佳;当雨量站密度变化时,最邻近法的模拟精度更加稳定,说明在雨量资料不充足的地区该方法可能更具有优势。     

大坡岭流域土地利用变化的径流特征响应研究

介绍了一种基于水文模型参数变化检验来评价流域土地利用变化引起的径流特征响应的研究方法。针对目前以误差平方和作为参数估计目标函数会增加非线性系统局部优值等问题,基于函数曲面参数率定方法利用新安江模型对大坡岭流域分时期进行日模型参数率定。结果显示函数曲面参数率定方法在实际应用中是可行的,并且效率较高;参数变化检验方法对流域土地利用引起的径流特征响应研究是一种行之有效的方法。     

黄河上游年降雨-径流预测研究

基于多层前向人工神经网络理论，通过GA-BP混合算法，使用黄河上游兰州水文站45年实测降雨和径流序列资料，建立了降雨—径流预测的GA-BP神经网络模型。研究表明，仅用预报前时段的降雨和径流作为输入，来实现下时段的径流预测，其预报精度较差，但在预报期内有一定精度的降雨预报输入时，所建模型对下时段的径流预测，与传统的统计建模方法相比，预报精度较高，能较好地反映黄河上游区的降雨—径流规律，可应用于实际需要。     

基于BRT_DC_Pd模型的土地利用模拟研究

通过对Dyna-CLUE模型进行改进,嵌入BRT模型和Patch-dynamics模型,形成BRT_Dyna-CLUE_Patchdynamics模型。以生态脆弱区典型县域磴口县为研究区,基于2006年磴口县土地利用情况,应用BRT_Dyna-CLUE_Patch-dynamics模型,对磴口县2016年的土地利用状况进行模拟预测,并与目前应用较多的Logistic_CA_Markov模型进行对比验证。结果表明,Logistic_CA_Markov模型模拟结果的Kappa系数为0.721 4,BRT_Dyna-CLUE_Patchdynamics模型模拟结果的Kappa系数为0.782 6,2个组合模型的模拟结果精度较高,均与真实解译结果具有高度一致性,但BRT_Dyna-CLUE_Patch-dynamics模型模拟精度更高,结果更优。因此,将BRT_Dyna-CLUE_Patchdynamics模型应用于当地土地利用变化模拟预测,具有一定可行性,可为当地生态治理以及相关政策的实施提供一定的参考。