旱地保护性耕作地表径流和土壤水分平衡模型

在田间试验和对现有径流模型及土壤水分平衡模型改进的基础上，建立了适用于保护性耕作的地表径流和土壤水分平衡模型。该模型以日为步长，根据气象数据、土壤水分状况、作物生长发育及耕作管理措施，模拟不同耕作管理体系下地表径流和田间水分平衡的变化。针对保护性耕作的特点，主要对径流曲线数字(USDA—Curve Number)法进行了改进，在PERFECT模型的基础上增加了坡度和降雨强度两因素的影响，从而使模型较全面地考虑了残茬覆盖、耕作、坡度及降雨强度等多种因素对径流的影响；采用简单实用的Priestley—Taylor公式计算潜在蒸散量，并考虑作物覆盖与残茬覆盖对土壤蒸发与作物蒸腾的影响。通过田间径流试验和根层有效贮水量测定数据的验证，证明了地表径流和土壤水分的模拟值与实测值比较接近。     

坡度对黄土坡面径流溶质迁移特征的影响

通过田间模拟降雨试验,分析了坡度对坡面物质迁移特性的影响.结果显示,坡度对坡面物质迁移的影响十分显著;降雨强度一定时,坡度达到15°左右时,径流量达到最大;坡度对径流养分流失量的影响是通过径流量起主导作用,径流量大相应径流携带养分流失总量增加.利用幂函数对径流溶质浓度变化过程进行了拟合,结果显示幂函数可以很好反映田间坡面溶质随地表径流变化过程,说明在侵蚀环境下径流溶质浓度变化过程符合幂函数.     

黄土区土质道路径流水动力学参数的灰色关联度分析

黄土区土质道路路面侵蚀是该地区土壤侵蚀中的重要形式之一,为了探讨其土壤剥蚀率与径流水动力学参数的相关关系,以便为该地区道路土壤侵蚀预报模型的建立提供帮助,采用室内人工降雨及放水冲刷实验、灰色关联度分析方法研究了裸露土质路和植草土质路的径流水动力学参数与土壤剥蚀率间的关系,结果表明:1)在15°坡度、不同雨强条件下,可根据径流量或水流功率计算土壤剥蚀率;2)在2mm.min-1雨强、不同坡度条件下,可根据水流功率或坡度计算土壤剥蚀率;3)在降雨加放水冲刷试验条件下,裸露土质路的土壤剥蚀率可通过径流水深或径流流速计算得出,而植草土质路的土壤剥蚀率可通过过水断面单位能量或径流量计算得出。因此,在无汇水条件时,根据径流水流功率计算土壤剥蚀率较为合理;在有汇水条件时,采用径流量计算土壤剥蚀率较为合理。     

黑河流域40多年来生态环境变化驱动力分析及对策

结合黑河流域40多年来水文,社会经济等方面的资料,采用趋势分析法估算人为因素对流域地表径流的影响,通过相关和主成分分析等数学方法分析人类活动诸因子与流域地表径流之间的关系。研究结果表明:随着从上游至中下游的顺序,各水文站年径流量差积曲线先上升,而后呈长时期连续下降的趋势,而且顺河流方向越往下,曲线的坡度越明显,即径流量减少的趋势越明显,但黑河干流上游地表径流在过去的几十年里并没有减少,且有一定程度的增加,这说明各水文站径流的差积曲线主要是由于人类活动的影响,导致下游生态环境受损。     

基于SWAT的内蒙古西柳沟孔兑径流模拟研究

使用SWAT模型对内蒙古十大孔兑之一的西柳沟流域进行了径流模拟,并使用SWAT-CUP结合SUFI-2算法进行了参数敏感性分析、参数率定、模型验证.研究结果表明:率定期和验证期线性拟合系数R2,Nash-Sutcliffe效率系数分别均超过了0.6和0.5,说明SWAT模型在西柳沟流域具有一定的适用性.比较模拟径流和实测径流的水文过程线,发现模拟径流在夏汛时期模拟效果较好,春汛及其他降雨较少的月份模拟效果较差,原因可能是西柳沟流域处于干旱半干旱地区,降雨时空分布不均且其流量较小,除汛期外,其它月份流量都小于1m3/s.为更好地模拟该流域的径流,SWAT模型仍有待改进.     

基于SUFI-2算法的SWAT模型在陕西黑河流域径流模拟中的应用

参数率定及敏感性分析是用来提高模型精度,确定模型关键参数及改善模型结构的非常有效的方法。本文基于SUFI-2算法,通过SWAT模型对陕西黑河流域进行了模拟,同时基于SUFI-2算法对模型参数进行了敏感性分析,结果表明：（1）影响黑河流域径流模拟结果精度的主影响因子是scs径流曲线参数;（2）用2005年到2011年的实测径流资料对模型进行了率定与验证,模拟确定性系数 R2和模型效率系数ENS均高于0．8;（3）通过SUFI-2算法与SCE-UA算法比较,发现SUFI-2算法所需时间短,精度更高。     

GIS在分布式水文模型中的应用——以北京雁栖河流域为例

在GIS支持下,由北京雁栖河流域数字高程模型DEM自动生成子流域单元,每个子流域单元的降雨径流过程利用一个水箱模型来模拟,该水箱模型用一个两参数的非线性分布函数来模拟上土壤层的蓄水容量空间分布特征,计算每个子流域单元TOPMODEL模型地形指数ln(a/tanβ)的空间累积分布曲线,并对其作无量纲化处理,通过地形指数ln(a/tanβ)的空间累积分布曲线的无量纲化曲线的最佳曲线拟合确定每个子流域单元土壤蓄水容量空间变异性参数,这使得模型中的土壤蓄水容量空间变异性参数成为一个有确定物理意义的参数,也使得所建立的模型更加具有物理基础。结果表明:无论从模型的率定期还是从模型的验证期来看,模型计算的径流与实测的日径流过程线都呈现出很好的一致性和吻合性,这说明本文建立的模型对雁栖河流域的日径流量的分布式模拟是有效的。     

基于SWAT模型的内蒙古闪电河流域径流模拟研究

以内蒙古闪电河流域为研究对象,采用分布式水文模型SWAT对闪电河流域水文过程进行模拟,模型采用1962～1975年月径流资料进行参数率定,将1986-2001年作为模型的检验期对模型的适用性进行评估。结果表明:实测与模拟的逐月流量总体较为接近,率定期和验证期的Nash-Sutcliffe效率系数均大于0.60,实测与模拟的月流量之间的相关系数在0.65以上,率定期的多年平均相对误差小于5%。由于人类活动的影响,验证期的模拟误差相对较大,超过12%。总体来看,SWAT模型参数经多次率定之后,能够较好地模拟干旱半干旱地区的径流过程,在同类地区具有一定的适用性。模拟过程中,对于降水量突然增大的月份,SWAT模型对月径流量的模拟结果往往超过实测值一倍,直接导致整个模拟过程的误差偏大。然而,模拟值与降水量在年内分配上却表现出很好的相关性,降水偏大的月份径流量敏感性大。同时,SWAT模型模拟径流结果受参数影响很大,调整融雪参数值,模拟精度在原有基础上相对提高。     

遗传算法优化神经网络的坡面入渗产流模型

引入遗传算法优化BP神经网络权重和阈值的方法建立黄土坡面产流入渗模型.模型以雨强、降雨历时、表层40 cm土壤前期含水量、坡度值为输入项,径流量、入渗量为输出项,用实测资料对网络进行模拟和预测.模拟结果平均误差6.32%和1.93%,预测结果平均误差为5.71%和1.92%.并与传统BP神经网络模型和定雨强Philip...     

基于M-DEM黄土人工锄耕坡面微地形特征研究

黄土人工锄耕坡面微地形是地表径流和土壤侵蚀过程的重要影响因素。文中在1.0 mm/min雨强的人工模拟降雨试验条件下,采用微地形激光扫描测量方法获取5°人工锄耕坡面微地形相对高程,并进行拟合模型参数验证,进而构建了能反映真实地表情况的高精度M-DEM,并在ArcGIS中对其特征参量进行量化研究。结果表明:黄土人工锄耕坡面微地形起伏较小,整体属于凸形斜坡;虽在某些区域容易形成地表径流,但径流变化比较平缓,不容易形成较大的水流;微地形水系分维能较好地反映复杂微地形特征。论文可为在微地形层面进一步揭示黄土耕作坡面土壤侵蚀机理研究提供数据支持和方法参考。     

SubTOPMODEL模块构建及其在清水河的应用

在TOPMODEL模型原理及其特点的基础上,结合塔里木河流域的雪冰水文特点,构建subTOPMODEL子模块,并与TOPMODEL模型松散耦合,以完善TOPMODEL模型.并把模型应用于垂直地带性明显,雪冰融水为重要补给的清水河流域,对原模型、改进模型、实测值的两两比较表明,模拟结果走型匹配较好,但由于在高强度降雨情况下,超渗地面径流对洪峰贡献很大,而TOPMODEL模型基于变源产流面积理论,没有充分考虑超渗地面径流,计算主洪峰流量明显小于实测流量;改进模型的模拟效率系数为0.738,效率系数结果提高度不是令人满意,仅提高了0.051,但其春冬季节细微表现证实改进模型的有效性.     

基于SWMM模型的西安市清河流域暴雨洪峰流量模拟

为探讨暴雨洪水管理模型（storm water management model,SWMM）在暴雨条件下对山区流域洪峰流量模拟的适用性,以西安市清河流域为例,在SWMM模型中分别构建了传统的集总模式和以DEM、流域水系为子流域划分依据的半分布模式。通过2016年几次典型降雨洪峰流量验证两种模式的可靠性,结果表明：集总模式与实测拟合程度较好,相对误差为6%,确定性系数为0.871。为了进一步检验集总模式的适用性,从径流过程角度去模拟,结果也令人满意,两场降雨的相对误差均为11%,两场降雨的确定性系数和纳什系数均高于0.8,表明有较好的模拟效果。由此说明,基于SWMM模型构建的集总水文模式适合于清河流域的径流模拟。最后,模拟了不同重现期下流域的径流过程。流量峰值出现在降雨开始后约1.5 h,10年一遇以下重现期径流变化相对稳定。该模型对当地水利部门评估极端降雨事件等方面具有一定的应用价值。     

冯家山水库入库径流特性研究

根据冯家山水库1954年－1999年实测的月入库径流资料，分析计算得到冯家山水库多年平均入库径流量仅为4．6亿m^3，变差系数和偏态系数分别为0．5和1．0，年径流自相关系数为0.5，且入库径流有逐年减少的趋势。同时冯家山水库入库径流的不均匀系数达0．32，其变差系数为0．25；集中度的多年平均值为41％，变差系数为0．36。这一切都反映出冯家山水库入库径流量较少，且年际变化较大，年内分配极不均匀，集中程度较高，且历年变化较大。     

近50年来悖牛川径流变化及影响因素分析

利用新庙水文站的实测降水、径流资料,采用数学统计、M-K秩相关系数、R/S分析、降水-径流双累积曲线法等多种方法,分析了悖牛川河径流年际变化特征、径流变化趋势、降水和人类活动对径流变化的影响.结果表明:1)总体上,悖牛川流域多年径流变化呈下降趋势,20世纪末以来尤为明显;2)受降水和人类活动影响,径流量年际变化过程经历了3个阶段,其转折点分别是1979和1997年.降水对径流的影响呈减小趋势,影响率由1979-1996年的67.97％下降到1997-2010年的13.54％;人类活动对径流的影响呈显著增加趋势,影响率由1979-1996年的32.03％迅速上升到1979-2010年86.46％,成为影响径流变化的主导因素.3)新庙站径流量的Hurst指数为H=0.8735,表明未来一段时间内悖牛川径流量变化有持续递减的特征.     

黄河流域内蒙古区间降雨径流模拟及水量平衡分析

以黄河内蒙古流域为研究区,利用GIS/RS技术获取流域水循环空间分布信息,选取黄河上游石嘴山、中游万家寨水文站为研究区的入、出站,利用近30年的降水等气象资料和近10年的水文资料,构建了基于SWAT(Soil and Water Assessment Tool)分布式水文模型的黄河流域内蒙古区间的降雨径流模型。通过对模型的校准、验证,初步分析了该区间降水与径流量的关系及水量平衡。结果表明:黄河流域内蒙古区间农用灌溉、池塘蓄水等人为因素对径流量的影响要大于气候变化对其的影响;且在干旱的气候条件下,降水少,蒸散发量较大,从年尺度上看,通过降雨形成的径流量是非常有限的。构建的模型基本能够反映黄河流域内蒙古的月径流水文过程,水量平衡分析也揭示了当地干旱气候下径流的特征。     

计算CN值及其在黄土高原典型流域降雨-径流模拟中的应用

针对SCS模型推广应用中存在的下垫面及气候不匹配造成的精度受限问题,基于SCS模型机制,反推得到CN值计算式。根据黄土高原小流域水保观测资料就不同土地利用类型对应的计算CN值进行率定,并在径流场和流域尺度进行还原验证,效果良好,表明计算CN值是一种值得推广和借鉴的水文计算模式,有助于提升SCS模型应用于黄土高原小流域降雨-径流模拟的精度。     

洮河流域径流年内分配变化规律分析

依据洮河流域上、中、下游的下巴沟、岷县、李家村、红旗四个控制水文站点实测月、年径流量资料,运用不同指标对洮河径流的年内变化规律和趋势进行分析。研究表明：50年代至今,洮河流域径流年内分配不均匀性越来越低,上游向下游逐渐由均匀向不均匀变化。运用年内分配不均匀系数、年内分配完全调节系数、集中度和集中期、变化幅度等指标对径流...     

黄土坡面产流动态变化过程实验模拟

采用模拟降雨试验方法对黄土坡面产流动态变化过程进行研究,取得了如下结果：（1）不同雨强条件下,坡面径漉率随降雨过程的动态变化可用对数相关方程描述,5-10min之间径流率随降雨过程的变化幅度较大,以后变缓,并趋于基本稳定状态;（2）不同坡度条件下,坡面径流深随降雨强度的动态变化可用线性相关方程进行描述,坡面径流深随降雨强度的增加而急剧增大;（3）不同雨强条件下,坡面径流深随坡度的动态变化总体可用抛物线相关方程进行描述,25’左右是径流深随坡度变化的转折点;（4）不同雨强条件下,坡面径流深随坡长的动态变化可用对数相关方程进行描述,随着雨强的增加,径流深随坡长的增加明显增大;（5）坡面径流深随坡度、坡长及降雨强度的动态变化可用多元幂函数相关方程进行描述,降雨强度对径流深的作用大干坡度及坡长因子。     

近60a黄河流域地表径流变化特征及其与气候变化的关系

利用气温、降水量和NCEP/NCAR地表径流资料,运用线性趋势系数、相关系数和不规则区域网格化方法,研究了近60a来黄河流域地表径流的变化及其与气候因素的相关关系。结果表明:1951-2010年整个黄河流域均为升温趋势,北部升温幅度高于南部;降水量正趋势主要位于黄河源区,中、下游地区为负趋势;地表径流变化在黄河源区(处于青藏高原)和河套北部(阴山南麓)呈现为增加趋势,其余广大的地区呈现为减少趋势;从不同年代的地表径流来看,不论是黄河源区还是广大的中、下游地区,上世纪60年代的径流量均是最高的,而二十一世纪10年代径流量是最低的;从整个流域来看,径流量与气温和降水均有较好的相关性。在黄河源区以外的流域内,降水与径流的关系好于气温,而在黄河源区则相反,不同区域差异的原因有待进一步研究。     

基于CMADS气象数据集的延河流域径流量变化模拟及分析

文中对中国大气同化驱动数据集(CMADS)和传统气象站数据的降水空间分布、变化趋势和相关性进行了分析,并基于以上两种数据分别驱动SWAT水文模型,模拟延河流域的多年径流量.同时,利用甘谷驿水文站的实测径流数据进行模型参数的率定和验证,构建适合研究区域特征的分布式水文模型.结果 表明:1) CMADS和传统气象站数据的年...