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。     

考虑土壤膨胀性的流域水文模型应用研究

目前分布式水文模型在进行流域水文过程模拟时,还未考虑土壤膨胀性对降雨入渗的影响,这会造成模型模拟失真,制约着流域分布式水文模型的适用性。对传统降雨入渗产流模型(TGAM)进行修正,引入膨胀性土壤导水系数和膨胀性土壤饱和含水量,提出考虑土壤膨胀性影响的降水入渗产流模型(GJGAM),并将其应用到流域分布式水文模型WEP-L模型中。最后,以南小河沟流域作为研究区域,选择十八亩台断面为控制断面,分别利用改进前、后的WEP-L模型模拟研究区的降水径流过程,对比验证WEP-L模型改进后的适用性。结果表明,利用改进前后的WEP-L模型,率定期内研究断面的月径流模拟值与实测值的相对误差变化不大,但Nash-Sutcliffe效率系数显著提高。验证期内相对误差减小,Nash-Sutcliffe效率系数提高。通过考虑土壤膨胀性对降雨入渗的影响,WEP-L模型对南小河沟流域降雨入渗过程的模拟效果明显改善,具有较好适用性。     

中小尺度流域洪水模型模拟比较研究

中小尺度流域洪水模拟是水文预报和防洪减灾的重要基础工作,选择适宜的水文模型对制定水文预报方案具有重要意义。以长江上游支流沿渡河流域为研究对象,对比分析了3种不同类型的水文模型(新安江模型、TOPMODEL、人工神经网络模型)对场次暴雨洪水过程的模拟效果及适用性。结果表明:各模型在模拟场次和验证场次的平均NSE效率系数均超过0.7,平均径流深误差均低于12%,可见3种模型在沿渡河这一湿润地区典型中小尺度流域均有较好的适用性。在验证期,新安江模型模拟的径流深相对误差均未超出许可误差20%的范围,且NSE系数均值达到0.826,然而Topmodel和BP模型模拟下各场次洪水的NSE系数虽均大于0.6,但个别场次结果精度较低。此外,新安江和BP模型的实测与模拟流量点群更接近1∶1线,在流量模拟方面更好,Topmodel的流量模拟整体偏大。总的来说,新安江模型在流域的适用性更好,Topmodel和BP模型次之。     

基于SWAT模型和SUFI-2算法的黄柏河东支流域径流模拟研究

黄柏河东支流域是宜昌市重要的水源地,该流域的高精度径流模拟对于流域水资源高效管理具有重要意义。以黄柏河东支流域为研究对象构建SWAT分布式水文模型,采用SWAT-CUP软件中的SUFI-2算法进行参数敏感性分析、参数率定、模型验证和不确定性分析,模拟2008-2016年的月径流过程。研究结果表明,选取的19个参数对于模拟的径流过程均有不同程度的影响,其中CN2、ESCO、SOL_K最为敏感。玄庙观、天福庙、西北口和尚家河站的月径流模拟过程与实测过程线吻合程度较高,在率定期和验证期所有站点的纳什系数NSE、均方根误差与标准差比值RSR、百分比偏差PBIAS均在误差范围内。不确定性分析表明,所有站点的P-factor均大于0.6,R-factor均小于1,大部分观测值落在95PPU内,说明模拟的不确定性较小。总之,所构建的SWAT模型在黄柏河东支流域具有较好的适用性,模型模拟精度高,不确定性小,能准确地模拟流域的径流过程。     

基于HBV模型的牡丹江流域的水文过程模拟研究

流域水文模拟是在认识水文规律的基础上对流域水文过程的一种数学描述。开展寒区水文过程模拟研究对水资源的可持续利用意义重大。以牡丹江流域5个水文站为研究对象,利用HBV模型模拟了流域的径流过程,讨论了参数的敏感性。结果表明,在资料较为充分的条件下,HBV模型对牡丹江流域模拟结果总体良好,模型效率系数大多在0.5以上,可适用于我国寒区水文过程的研究。资料的可利用性对模拟精度影响显著,在资料相对欠缺的流域模拟精度相对较差,资料短缺地区的HBV模型应用成为了亟待研究的重要方向。     

VIC模型在西江流域径流模拟中的应用

基于大尺度陆面水文模型VIC模型,以确定性系数、相对误差为评判标准,以1961-1990年为研究期,对西江流域12个水文站的径流过程进行模拟分析。结果表明:在研究区参数率定期与验证期内,多年径流模拟效果良好,确定性系数较高,相对误差较小;以1975年为例,VIC模型能够基本再现天峨、武宣水文站年内日径流过程。可见VIC模型在西江流域基准年时期具有较好的适用性,可为流域径流预报以及区域未来气候变化对径流变化影响的研究奠定一定基础。     

有限数据条件下基于MIKE BASIN的人工开挖河段独流减河水文模拟

以滨海流域的人工开挖河道独流减河为研究对象,以水文分析软件MIKE BASIN为模拟平台,在数据资源缺失的条件下,通过应用示意性集水区,并耦合应用NAM降雨径流模型,初步构建独流减河水文模拟模型,并结合采用样本分割法和相似流域评价法2种方法对模型进行验证。结果表明,该模型的率定及验证过程都较为成功,能对独流减河特殊地形状况并且数据缺失条件下的水文变化过程进行较好模拟。MIKE BASIN/NAM模型对于平原地区的人工开挖河段具有一定的适用性。     

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。     

2参数月水量平衡模型在尼洋河流域的应用研究

随着全球气候变化和人类活动的影响,长时段确定性水文模拟技术变得日益重要。选择尼洋河流域作为研究对象,采用2参数月水量平衡模型模拟该流域自然条件下的径流变量。研究表明2参数月水量平衡模型可以较好地模拟尼洋河流量过程,为西藏类似流域开展月水资源量长期预测方案提供参照。     

CMADS、CFSR与实测气象数据在浑河流域的适用性评价

目前,在水文模拟等研究中再分析数据成为弥补或者替代站点实测气象数据的重要手段之一,但是,在使用时其质量和性能有待评估。通过气象插值软件对2种再分析降水数据(CFSR和CMADS)和气象站点实测降水数据(OBS)在浑河流域插值结果进行了评估,然后分别利用上述3种气象数据驱动SWAT模型以评估各自在浑河流域径流模拟的适用性。研究结果表明:CMADS与OBS的年均降水空间分布相似,年内降水分配比较一致,而且2者径流模拟效果远好于CFSR。CFSR在浑河流域存在低估强降水和高估弱降水的现象,所以径流模拟效果较差。总体而言,CMADS再分析数据和OBS在浑河流域水文模拟的适用性更强。     

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。     

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...     

基于水文水动力模型的浦阳江流域洪水情景模拟

浦阳江流域地形复杂,包括山丘、盆地和平原.中游诸暨盆地是人口主要聚集地,受上游山区洪水和下游钱塘江潮位顶托影响,洪涝灾害形势严峻.为解决上述问题,本文对流域上游山区采用新安江水文模型模拟降雨径流过程,对下游盆地区采用IFMS一、二维水动力模型模拟水流运动,并以水文模型的计算结果作为水动力模型的边界条件进行水文水动力模型...     

SWAT分布式模型在新兴江流域径流模拟中的应用研究

分布式水文模型是研究变化条件下流域水资源演变规律的有效工具。本文以新兴江流域为研究区域,整合流域下垫面信息与气象数据,基于GIS平台构建了SWAT分布式水文模型。选用腰古站1990-2003年历史月径流资料,对模型进行参数敏感性分析与率定,验证模型在流域的适用性,在此基础上,运用增量情景法,分析气候变化对流域径流产生的影响。结果表明:模型率定期与验证期的总径流相对误差均在±10%以内,Nash-Sutcliffe系数均在0.90以上,总体模拟效果十分理想;降水与气温的变化给流域径流带来不同程度的影响,径流量对降水变化的响应比气温更加敏感。通过径流模拟,SWAT模型可以为变化环境下新兴江流域的水资源规划与管理工作提供有效的参考依据。     

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.     

基于DEM栅格的分布式BTOPMC模型在水文模拟中的应用

应用一个基于DEM栅格的分布式水文模型BTOPMC(Block-wise use of TOPMODEL)模型进行水文模拟研究.该模型结合IGBP全球陆面土壤覆盖与FAO全球数字土壤组成信息,以栅格为计算单元,进行产流计算;汇流采用Muskingum-Cunge法.为了探讨模型的应用范围,将BTOPMC模型与新安江模型应用于湿润流域与半干旱半湿润流域的水文日径流过程模拟,并采用SCE-UA算法进行模型参数优化.结果表明2个模型均能很好地模拟湿润流域日径流过程,在半干旱半湿润流域BTOPMC模型的模拟效果较差,模型的产流机制需要进一步的完善,以扩大模型的应用范围.     

基于SWAT模型的三水河流域径流模拟

以三水河流域作为研究区,基于GIS构建流域的SWAT分布式水文模型,建立流域模型的空间数据库和属性数据库,对影响模拟径流结果的几个重要参数进行敏感性分析,并应用1980 1986年的水文气象数据进行参数率定,应用1987-1990年的实测数据进行模型验证.通过对月径流模拟值和实测值的比较,校准期和验证期的相对误差、判定系数和ENS系数分别为-18％、0.73、0.71和12％、0.76、0.72.基于这些评价指标可知SWAT模型在三水河流域径流模拟中有良好的可靠性和适用性,可以作为该流域水资源综合管理的支撑模型之一.     

不同土地利用/覆被类型情景下清漳河流域的水文响应

清漳河流域属于水资源短缺的山区流域,为提供流域内合理土地利用优化方案和水资源调控理论依据。故以清漳河流域为研究区域构建基于SWAT(Soil and Water Assessment Tool)分布式水文模型,评价流域土地利用/覆被变化的水文响应。SWAT模型在清漳河流域具有良好的适用性,模型可以较好的模拟流域内的地表径流过程;在不同土地利用/覆被类型配置情境下,探讨地表径流及其CN值变化,分析出单一土地利用类型的产流能力,结果耕地草地林地;受近年城镇化的发展和退耕还林还草的政策影响,相对1980年土地利用/覆被情景,退耕还林情景的综合产流能力减小,城镇化情景的综合产流能力增加。     

BTOPMC模型在无资料地区的径流模拟

选取嘉陵江中游的9个流域,采用参数移植法的区域化方法,研究分布式水文模型BTOPMC在无资料地区的径流模拟结果。取8个流域作为参证流域,一个有资料的流域作为"无资料"地区,结果表明,单个流域率定的参数运用到"无资料"地区用于径流模拟时,模拟的精度存在很大的不确定性,而将多个流域参数率定的参数综合用于无资料地区的径流模拟时,不确定因素明显消除,当参证流域为2~5个时,模拟精度最好,之后随着参证流域的增多,模拟精度逐渐减小。本次研究为分布式水文模型BTOPMC模型在无资料的中小流域应用提供一定依据。     

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。