基于3个站点校准与验证的晋江流域径流模拟

 应用分布式水文模型SWAT,对东南沿海晋江流域内3个水文站点的年、月径流和基流分别进行模拟。选取1972—1975年作为模型校准期,以效率系数、平均误差、相对误差和决定系数为评价指标,率定出6个模型敏感参数,并用1976—1979年的资料进行模型验证。结果表明:利用3个站点模拟的方法可以从流域尺度上更客观地率定模型参数,改善模型的模拟效果;模型在东南沿海流域的模拟效果较好,精度较高;模拟期内降水量的差异以及水库年径流调节均会对水量模拟结果造成影响。     

渠江流域基流变化及气象关联性分析

河川径流是水资源的重要存在形式,基流是径流的重要组成部分,研究基流变化及影响因素对于掌握流域水资源变化具有重要的意义。采用渠江流域2007—2018年日流量资料,对9种不同基流分割方法的适用性及基流变化特征进行分析。结果表明:(1)不同方法差异较大,时间步长法和滑动最小值法分割结果偏高,F4滤波法方差与变异系数分别为0.038和0.138,说明该方法分割更加稳定且离散程度较低,在渠江流域适用性最好;(2)流域多年平均基流指数31.5%,年内存在伏汛与秋汛双汛期,多年平均月降水、径流和基流变化趋势存在一致性,而且流域径流、基流峰现时间相对于降水存在滞后性;(3)采用小波相干分析,表明流域降水和基流序列均存在10~14个月的变化周期且同向变化,时频上基流滞后于降水序列,同时基流对气候变化的响应具有时滞性,当基流相对于同期气候指数滞后8~10个月时二者的相关程度显著提升。研究成果有助于提升对渠江流域基流变化的认识,为流域水资源管理与调控提供一定的科学依据。     

SCS模型在干热河谷区坡面产流模拟中的应用

 为探索干热河谷泥石流多发地区的降雨产流机制,选择地处云南省东北部干热河谷区的蒋家沟流域,利用径流小区野外双环下渗试验的结果,确定径流小区中各土壤水文类型,根据蒋家沟实际情况,用前期影响雨量代替前5d降雨总量来确定各径流场中土壤的前期湿润程度,然后利用实际观测的5次降雨—径流资料,运用SCS模型对5个不同土地利用类型的径流小区进行降雨产流模拟,通过校正初损Ia和CN参数,得到模拟结果。结果表明,与实测资料相对比,各次降雨中模拟的径流量与实测值的误差平均值分别为4.32%,5.30%,9.59%,7.99%,5.26%,可信度较高,说明SCS模型可以应用于干热河谷区坡面降雨产流的估算,研究成果可为该地区降雨—径流模型提供参考。     

黄土高原泾河流域梯田对河道径流及生态基流影响

[目的]定量分析泾河流域梯田建设对河道径流、生态基流的影响程度,为流域梯田建设提供一定理论支撑。[方法]采用合作开发的嵌入梯田模块的SWAT(soil and water assessment tool)模型模拟河道径流量。[结果]嵌入梯田模块的SWAT模型在模拟河道径流时可满足模型模拟精度的要求;随着梯田面积增加,河道年径流量减少,生态基流保障程度提高,年、月生态基流不满足天数降低;梯田的年平均减流量为4.25×104 m3/(km2·a);梯田具有蓄洪补枯作用,且对丰水期的调控效果高于枯水期,对河道生态基流的影响为:枯水期平水期丰水期。[结论]嵌入梯田模块的SWAT模型在该流域具有较好的适用性,提高流域内梯田面积是滞洪补枯的有效手段之一,在一定程度上保障了河道生态基流。     

SCS模型在泥石流多发区降雨—径流模拟中的应用——以云南省蒋家沟流域为例

基于云南省蒋家沟流域的DEM,根据流域地貌,利用地理信息系统软件划分流域子单元,在此基础上利用蒋家沟土地利用类型、土壤类型等地理信息数据和流域水文、气象资料,根据SCS模型CN值标准表,提出适合各子流域产流计算的CN值,绘制出了蒋家沟流域次降雨的CN值分布图,进而应用SCS产流模型和等流时线法对云南省蒋家沟流域的降雨一径流过程进行了模拟.模拟结果表明,与有限的实测资料相比较,模型的模拟精度在90%以上,模拟结果较为满意,说明基于CN值的SCS模型可以应用于蒋家沟流域,同时模拟的径流过程可以弥补实测资料的不足,为蒋家沟流域分布式水文模型的建立提供理论依据和研究方法.     

气候因素对蒋家沟泥石流输沙量的影响分析研究

根据云南小江流域蒋家沟泥石流1965—2007年的观测资料与会泽气象站1961—2005年的气象资料,采用相关分析法,详细分析了蒋家沟泥石流输沙量与气候因素特别是降雨的相关性。分析结果表明:蒋家沟泥石流输沙量与年降水量、年极端降水量和夏季极端降水量呈现出很好的正相关关系,分别通过了α=0.01,α=0.05的置信度检验,随着降水量以及极端强降水的增加,泥石流输沙量都表现出增加的趋势。尽管随着夏季气温的增加会影响泥石流形成的土源条件的含水量,但因为降水因素的对泥石流启动的影响要远远大于气温因素,因此在以变暖、变湿为特征的小江流域气候变化的背景下,泥石流输沙量呈现出增加的态势。     

土地利用变化对盘古河流域径流的影响

[目的]分析大兴安岭地区盘古河流域土地利用变化情况,研究流域径流对不同土地利用情景的响应,为合理规划土地利用提供依据。[方法]利用盘古河流域1987,2000和2011年3期土地利用数据和1988—2012年的水文气象资料,结合SWAT(soil and water assessment tool)模型,分析盘古河流域土地利用变化的径流响应。[结果]1987—2011年盘古河流域主要土地利用变化为裸地向林地、草地转化,林地面积增加,裸地面积减少;汛期径流量占年总径流量的比例随着林地的增加而减少;林地的增加使得多年平均年径流量、汛期径流量和最大月经流量均呈减少趋势。[结论]SWAT模型能够较好地模拟盘古河流域的月流量过程;流域径流随着林地面积的增加而减少。     

SWAT模型灵敏性分析模块在中尺度流域的应用——以密云县红门川流域为例

SWAT模型是基于水文过程的、具有很强物理机制的流域分布式水文模型。基于AVSWAT2005模型灵敏性分析模块,在典型中尺度流域——北京密云县红门川流域应用与验证。通过灵敏性分析,得到影响该流域产流模拟结果精度的主要参数因子,SCS径流曲线系数(CN2)、土壤可利用水量(SOL_AWC)、基流α系数(ALPHA_BF)的影响是显著的,是最敏感因子。同时调整参数值,采用1991-2006年的实测月流量数据对模型进行了校准和验证,结果表明:模型对月流量模拟的相对误差在模型校准期和验证期均小于15%,决定系数R2大于0.8,Nash-Suttcliffe系数Ens高于0.7,SWAT模型对红门川流域产流的模拟结果良好。因此,SWAT模型中的灵敏性分析模块可以应用在面积较小的中尺度流域,具有一定的推广意义。     

关川河流域土地利用变化对径流的影响

土地利用/覆被变化(LUCC)引起的径流响应研究不仅是流域水文学的一个热点,也是评估国家退耕还林战略实施效果的需要。选择黄土高原西部关川河流域为对象,依据流域出口大羊营水文站1993—2001年期间5—9月的径流资料,对SWAT模型进行参数率定。进而利用率定后的SWAT模型计算1980年、2000年两期土地利用下的径流量,分析土地利用变化的水文响应。结果表明:模拟率定期和验证期的决定系数R2和Nash-Sutcliffe效率系数分别为:0.85,0.78和0.86,0.84,说明模型对关川河流域汛期径流量模拟具有较高的适用性;关川河流域在实施了退耕还林草后,2000年较1980年耕地大面积减少而草地大面积增加。在气象条件相同的前提下,即气象输入数据不变的情况下,2000年土地利用下的月径流模拟值相比1980年土地利用下的月径流降低,9a内年均(5—9月份)径流量减少1.39m3/s。既在气候不变情况下,林草植被恢复将会引起流域径流趋于减少。     

流域离散化对分布式水文模型径流模拟的影响

以嫩江上游诺敏河古城子水文站以上集水区为研究对象,利用分布式水文模型SWAT (Soil and Water Assessment Tool),对研究区进行6种子流域划分,研究不同时间尺度上径流模拟随流域离散化水平的变化,以了解输入数据空间集总程度对分布式水文模拟的影响.结果表明,在年和月尺度上,不同子流域划分对径流模拟精度影响较小,但在日尺度上对径流模拟精度有影响;不同时间尺度上流域离散化水平对出口流量的影响均较小,但地表径流随子流域数量的增加而增大,相对误差达到35.4％;径流模拟结果对降水量较敏感,湿润年份模拟精度更高,而子流域划分对径流模拟结果的影响在干旱年份以及夏季汛期更显著;当流域离散化达到一定水平即最小集水面积阈值为流域总面积的2％时,增加子流域划分对径流模拟结果的影响较小,但减少子流域划分则会导致模拟结果不稳定,且难以满足流域空间格局分析的要求.     

Monitoring of matrix flow and bypass flow through the subsoil in a volcanic ash soil

Daily matrix flow at 1-m depth in a volcanic ash soil was calculated during a period of one year using Darcy's law. Unsaturated hydraulic conductivity of undisturbed core samples could be expressed as a unique function of the soil water content. Hydraulic gradient obtained from soil water suction by a tensiometer installed at 90- and 110-cm depths, and hydraulic conductivity converted from the soil water content by time domain reflectometry (TDR) were monitored every 30 min throughout a year in a maize (Zea mays L.) Chinese cabbage (Brassica pekinensis Rupr.) field. The matrix flow obtained by this method was substituted for the water balance equation to estimate the bypass flow, and monthly and annual evapotranspiration. Annual rainfall in 1997 was 989 mm and evapotranspiration was estimated to be 730 mm. Net matrix flow at 1-m depth was 164 mm downward even though upward matrix flow occurred during half of the year. Downward flow determined by the water balance method exceeded the downward matrix flow during two heavy rain events in the year and the difference between the two flows was 63 mm, which was considered to correspond to a bypass flow. The bypass flow accounted for only 6.4% of the annual rainfall. Matrix flow was well monitored by the application of unsaturated Darcy's law in a field, and monthly evapotranspiration and bypass flow could be quantified by the introduction of the water balance equation.     

不同人工糙率床面水力学特性的试验研究

采用变坡试验水槽,研究了不同流量,不同坡度以及不同糙率条件下坡面流水力学参数(雷诺数、弗劳德数、平均流速、水深和阻力系数)变化规律。研究结果表明,在糙率、坡度相同情况下,坡面流的雷诺数、弗劳德数、平均流速、水深和阻力系数均随流量的增大而增大;在坡度、流量相同条件下,随着糙率的增大,坡面流的雷诺数,弗劳德数和平均流速在减小,阻力系数和水深在增大;平均流速、水深和阻力系数与流量和坡度的关系可用简单幂函数表示,而且主要由流量控制。     

油松树干液流进程与太阳辐射的关系

 为了系统研究太阳辐射与边材液流时间进程间的关系,利用热扩散式边材液流测定系统和自动气象站对京西山区油松边材液流速率和太阳辐射强度进行一年的同步监测。结果表明,晴天条件下,不同季节太阳辐射和油松边材液流时间特征的变化呈现很大差异:液流的启动时间、停止时间以及液流高峰出现时间,一般滞后于太阳辐射03 h,春季滞后的时间相对更长,多在3.5h以上;液流持续时间在不同季节差异明显,没有表现出良好的规律性。夏季太阳辐射和油松树干液流的上升持续时间、上升速率、到达峰值时刻和下降持续时间等时间进程特征量之间表现出较好的定量相关性,而春秋季只有极个别特征量表现为相关性显著。液流速率的季节模型说明,利用太阳辐射强度模拟油松的季节耗水模型（尤其是秋季）更具实用性,但还有待于优化。     

基于小流域松散固体物空间分布的泥石流堆积扇形态特征参数估算

以岷江流域上游地区的汶川县映秀镇附近5条泥石流小流域的SPOT遥感影像为基础,获取泥石流沟内“5·12”地震诱发的崩塌滑坡松散固体物质信息,并应用GIS技术对小流域内松散固体物分布进行空间分析,建立小流域松散固体物空间分布函数T(s)和相对空间分布函数F(x),计算其分布积分W和相对分布积分D,将积分值作为泥石流小流域松散固体物空间分布定量化参数,尝试应用于泥石流堆积扇的最大堆积长度L和最大堆积宽度B 的参数估算.结果表明:5条泥石流沟内松散固体物较多分布于流域高程中值以下区域;相对于泥石流沟沟口,其松散固体物更加集中在泥石流主沟道附近;引入小流域松散固体物空间分布定量化参数(W和D),泥石流堆积扇形态参数(L和B)的估算值在该区域逼近于实测值.     

西藏林芝地区泥石流类型及形成条件分析

西藏林芝地区是我国泥石流灾害最为严重的地区之一,特别是近年来受全球气候变化的影响,冰川融化速度加快,冰川融水型泥石流灾害频频发生,危害极其严重。自2009年7月中旬开始,对该地区林芝、米林、波密、察隅4县30条泥石流沟做了系统调查。在研究该区域20条较具代表性泥石流沟的基础上,结合该区域已有研究资料,按泥石流形成的激发条件将其分为降雨型泥石流,冰川降雨型泥石流,冰崩、雪崩型泥石流,冰湖、堰塞湖溃决型泥石流共4类。进而从地形地貌、物源、水源及气温等方面分析了其形成条件。并在此基础上提出了针对性防灾建议。     

贵州省望谟县“6·6”典型泥石流灾害特征及防治建议

2011年6月6日凌晨,贵州省望谟县在强降雨作用下发生大范围群发性泥石流,泥石流主要分布在降雨集中的望谟县北部山区打尖河、打易河和乐旺河上游.此次群发性泥石流是自1949年有记录以来规模最大的一次,造成了重大的人员伤亡和财产损失.对该次望谟县“6·6”泥石流的灾害特征进行了调查分析.结果表明,望谟县“6·6”泥石流主要是低频率群发性泥石流灾害.由于降雨量大,物源相对较少,泥石流以稀性为主,对沟道产生了较强的冲刷作用.泥石流危害方式主要是冲毁淤埋沟口房屋以及随之产生的灾害链效应.未来在相同降雨条件下还可能暴发较大规模泥石流灾害,建议采取避让和修建防治工程等相应措施进行防治.     

植被对不同类型泥石流的抑制作用初探

通过对比四川省巴塘县的118处沟谷泥石流及33处坡面泥石流的植被覆盖率,发现植被对于坡面泥石流具有较好的抑制作用,但对沟谷泥石流作用则不明显。造成这种差别的原因在于坡面泥石流的物源主要是坡体表面侵蚀,植被根系组成的网状锚固层可以减缓乃至消除这种侵蚀效应;沟谷泥石流的物源主要来自沟岸崩塌,但植被对于中厚层的崩滑体锚固能力差,当降雨超过一定阈值后即可暴发泥石流。基于这种特点,建议将生物工程作为坡面泥石流的主要治理手段;对于沟谷泥石流而言,既不能将植被覆盖率作为易发程度的判别标准,也不宜作为综合治理中的主要环节。     

初咱磨子沟泥石流特征及危险性评价研究

泥石流的爆发势必对居民的生命财产安全带来直接危害,因此研究该泥石流沟的动力学特征及预测评价其危险性对合理制定泥石流防治措施,确保工程运行具有重要意义。根据泥石流形成条件及发育特征分析,初咱磨子沟再次爆发泥石流的可能性较大;在对该沟进行实地调查所获资料的基础上,对其泥石流的动力学特征进行计算,并利用所选取的14个评价因子采用层次分析法对其危险性做了定量评价。研究发现,该沟泥石流的危险度为65.75,属高度危险,研究结果可为初咱磨子沟泥石流防治工程及防灾减灾提供可靠的依据。     

台湾地区溪流生态基础流量推估——和平溪上游案例研究

在研究山区河川的水理计算方法时有争议,尚未有定论,一般研究河川基础流量以采用历史流量评估法及水理评估法为常用的量化方式。本研究主要以“历史流量评估法”进行生态基础流量分析。依据面积与流量经验值估算,本研究推估之最小生态基础流量约为0.32～0.95cms;依照日本一般生态基础流量计算标准,则维护生态最小放流量应为1.06cms。利用Tennant法计算生态基础流量时应随时间季节及水文条件变化。推估值于丰水期之基础流量应为1.46cms,枯水期应为0.61cms。若按日流量延时曲线之95%为分析基础,则查询     

大渡河上游干桥沟泥石流发育特征与防治方法

通过野外调查与实地勘测,在查明泥石流的形成背景条件及灾害特征的基础上,分析了干桥沟暴发大规模泥石流灾害的成因,计算了泥石流运动特征参数,探索了泥石流沿沟道的演化过程及机理,提出了相应防治方法。研究结果表明:干桥沟为高频大规模泥石流,具有暴发频率高、成灾速度快、运动过程短、危害严重的特点;受沟道微地貌影响,泥石流沿沟道演化过程具有“小淤大冲、聚小成大”的特征,是形成大规模泥石流灾害的主控因素;受物源点活动趋势的控制,干桥沟常态工况下的泥石流的暴发规模和频率呈降低趋势,对沟口危害较小,但受泥石流聚小成大的演化规律影响,在极端暴雨工况下将暴发大规模以上灾害,危害县城安全。针对泥石流特征,提出“以固源、稳沟、拦挡为主,辅以消能、排导”的治理方法;同时对白呷衣滑坡变形进行监测,加强泥石流灾害的预警。