径流曲线数(SCS-CN)模型估算黄土高原小流域场降雨径流的改进

径流曲线数(SCS-CN)是预测场降雨地表径流常用的水文模型之一,由于其基本假设合理、参数易于获得而被广泛应用。然而,由于流域径流的形成受广泛存在空间或时间异质性的地形、地貌、土壤、气象、植被以及土地利用等多种因素的影响,按照标准径流曲线数模型估算的场降雨径流与实测径流相差可能很大。因此,针对特定区域、特定流域对该模型进行相应的修正是提高其径流预测精度的有效途径。本文于晋西黄土区吉县蔡家川分别以农田草地、人工林和次生林为主的3个典型小流域为对象,将2004—2011年实测的场降雨径流数据分为模型参数率定期(2004—2009年)和验证期(2010—2011年),对比标准SCS-CN模型和修正的SCS-CN模型(包括降雨量修正,降雨量与降雨强度修正,降雨量、降雨强度和初损率优化修正)预测场降雨径流的可靠性。结果表明:1)标准SCS-CN预测小流域场降水径流时,精度极差,模型拟合效率系数(E)均小于0;2)采用降雨量修正CN值预测流域地表径流精度优于标准模型,但对于小径流事件而言,预测结果会偏大,对于大径流事件,预测结果会偏小;3)基于优化降雨强度修正因子β和初损率λ模型可以提高以农田草地和人工林为主2个小流域的径流预测精度。对于以次生林为主的流域而言,仅通过降雨量修正CN值即可提高模型的预测精度,E可达0.79。反映流域储水特征的初损率λ,人工林为主的流域最小,为0.069,农田草地为主的流域次之,为0.189,次生林为主的流域,为0.200,表明次生林流域具有较好的储水效果。      

南京毛竹林小流域径流组分及CN值影响因素研究

根据南京毛竹林小流域降雨径流数据的观测分析,毛竹林具有良好的水源涵养功能;毛竹林小流域月降雨量分别与月径流量、月壤中流+地表径流、月基流量、月产损呈正相关,降雨是影响该地区径流年际变化的主要因素;结合SCS模型反推得到的CN值计算式,分析表明:在产流过程中,CN值与土壤体积含水量无相关性,CN 值分别与降雨量、降雨量/土壤含水率呈指数负相关,与产损量呈负相关关系,并建立CN值与各显著影响因子的回归模型。此结果可为日后SCS模型在该流域的应用提供参考。     

基于DEM和SCS模型的吉泰盆地红壤丘陵区径流模拟

为研究吉泰盆地红壤丘陵区降雨-径流关系变化,建立吉泰盆地红壤丘陵区坡地径流资源潜力公式,探究坡地径流资源化可行性.采用泰和水保站12个不同覆被下径流小区的观测数据,通过以该流域部分实测次降雨-径流过程进行模型参数率定,用算术平均值法求出研究区CN值,并用部分降雨—径流资料进行模拟验证,得出符合该流域的SCS模型.结果表明:模型对吉泰盆地红壤丘陵区合格率为65％ ～ 85％,且不同覆被下径流小区模拟结果存在明显差异,植被覆盖度高的产流量小,反之产流量相对偏高.通过对结果的分析,发现降雨量越大,模拟效果越好,准确性越高.     

晋西黄土区小流域场暴雨径流泥沙模型研究

该文研究黄土区以小流域为尺度的暴雨 径流 泥沙规律,为该地区林业生态工程建设和林业生态工程效益评价提供理论依据．该文以森林水文的较大研究尺度流域综合试验为出发点,在晋西黄土区小流域分类的基础上,选择了具有代表性的典型小流域１１个,对这些小流域进行了３～８ａ的定位观测,获得了１３１场暴雨产流和产沙资料．在分析这些资料的基础上,系统地研究了降雨、土壤入渗、流域产流、汇流及输沙的理论与方法,获得精度较高、适用性较强的流域径流、泥沙统计模型和数理模型．     

黄土坡面定雨强入渗产流物理基础模型研究

【目的】建立具有物理基础的坡面降雨入渗产流模型,为降雨有效性和产流特征分析奠定理论基础。【方法】根据土壤水分运动的基本理论,分析降雨条件下土壤入渗的特征,建立入渗产流模型,并在室内进行不同降雨强度和坡度情况下黄土坡面降雨入渗产流试验,通过对试验数据的分析,确定模型参数。【结果】在分析积水入渗条件下Philip入渗公式特点的基础上,建立了基于长历时Philip积水入渗公式的降雨产流模型。该模型显示,地表积水时刻与雨强、吸湿率和土壤饱和导水率相关。【结论】利用室内模拟降雨资料对所建立模型进行了评估,表明其可以反映坡面降雨入渗产流的基本特征,可用于黄土坡面降雨入渗产流过程的分析,为坡面降雨径流过程的描述提供了新途径。     

晋西黄土区坡面水土保持林地产流产沙的观测分析

以径流小区的观测资料为依据，对晋西黄土区坡面水土保持林地降雨、径流、泥沙进行了分析，该地区产生地表径流的基本降雨条件为最大雨强在１０ｍｍ／ｈ以上，降雨量在１０ｍｍ以上；该地区能够造成土壤侵蚀的主要降雨形式为降雨量在３０ｍｍ以上的降雨。该文还建立了计算地表径流量的回归模型。     

基于地形指数的TOPMODEL研究进展与热点跟踪

TOPMODEL是一种以数学方式表示水文循环过程的基于物理过程的半分布式流域水文模型.该模型结构明晰,参数较少且具有明确的物理意义,不但适合于坡地集水区,还能用于无资料流域的产汇流估算.TOPMODEL更大的优点在于非常适用二次开发.该模型最初是用来模拟英国山区降雨径流的,后来被广泛应用于美国东部、新西兰等温湿地区,均显示了很好的模拟结果及可信的变源产流贡献模拟.TOPMODEL是降雨径流模式之一,整个水文过程主要用水量平衡和Darcy定律来描述.它利用变源面积理论原理,采用分布式地形指数(ln(a/tanβ)来刻划流域或坡面的地形,作为决定径流形式的主导因子,并假定流域内具有同一地形指数值的区域具有水文相似性.该文最后对目前TOPMODEL在森林流域水文研究中对产流机制的解释、参数问题以及尺度问题等3个热点问题进行了跟踪.     

晋西黄土区降雨过程对小流域产流的影响

目的探究降雨过程（雨型）对小流域产流过程的影响,为小流域尺度上产汇流分析提供依据。方法以山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站的蔡家川小流域为研究对象,利用蔡家川小流域2007—2017年场降雨径流数据,根据雨量在降雨过程中集中的位置进行雨型划分,并采用LSD多重比较法分析不同雨型的特征,在不同土地利用类型的小流域尺度上探究雨型特征与产流的响应关系。结果（1）蔡家川流域的降雨可划分为前期型降雨（I型）、中期型降雨（Ⅱ型）、后期型降雨（Ⅲ型）和均匀型降雨（Ⅳ型）。Ⅰ型降雨为短历时强降雨,是主要降雨雨型,占总降雨频次的44.6%,平均雨量为24.6 mm,降雨侵蚀力最强,集中分布在6—8月;Ⅳ型降雨为长历时小雨强降雨,平均历时716 min,平均雨量为17.84 mm,降雨侵蚀力最弱,多出现在雨季的前期（5月份）和后期（9月份）;Ⅱ型和Ⅲ型降雨的特征介于Ⅰ型和Ⅳ型降雨之间,多发生在6—8月,降雨量和频次相对均衡。（2）不同雨型条件下小流域的径流深、洪峰流量排序为:Ⅰ型降雨 > Ⅲ型降雨 > Ⅱ型降雨 > Ⅳ型降雨,洪峰滞后时间排序为:Ⅳ型降雨 > Ⅱ型降雨 > Ⅲ型降雨 > Ⅰ型降雨。（3）Ⅰ型、Ⅲ型降雨条件下农地小流域的径流深和洪峰流量高于封禁小流域,Ⅱ型和Ⅳ型降雨条件下封禁小流域的径流深和洪峰流量略高于农地小流域,封禁小流域的洪峰出现时间均滞后于农地小流域。（4）降雨量和历时对农地小流域产流的影响更大,雨强分布对封禁小流域产流的影响更大。结论不同雨型的降雨特征差异性显著,Ⅰ型降雨是引起小流域产流的主要雨型,大雨量强降雨更易造成流域的水土流失;封禁小流域削减径流、延长洪峰出现时间的作用显著,尤其对大雨量强降雨的调节作用更明显;在晋西黄土区降雨量、降雨历时和降雨过程中的雨强分布是影响小流域产流过程的重要因素。      

天山北坡地区的产流方式

流域径流模型对河川径流的模拟效果,在很大程度上取决于所采用的产流方式是否与该地区的气候及下垫面条件相适应。本文在分析天山北坡地区的气候及下垫面条件和在该区乌鲁木齐河流域的入渗试验基础上论证了新疆虽属干旱地区,但天山北坡的产流区,其产流机制与湿润及半湿润地区相类似。产流方式以蓄满产流为主。这一结论的正确性已通过对切德克河的径流模拟成果得到证明。     

石头河流域产流预报模型研究

通过对石头河流域降雨径流关系的分析 ,选取斜峪关水文站 195 4～ 1978年的 6 1场典型洪水 ,建立了该流域蓄满产流模型 ,模型评定的合格率为 91% ,确定性系数为 0 .890 ;并用 1979～ 1980年斜峪关水文站的10场典型洪水对模型进行了检验 ,合格率为 70 % ,确定性系数为 0 .92 1,均达到乙等预报方案。     

小麦多病害综合防治中品种布局决策模型(VDDM)的研究

在国内已有的两个模拟模型 TXLX,SIMYR 的基础上,组建了小麦条锈病流行模拟模型 YRESM。此模型由三个子模型组成:寄主生长子模型,条锈病流行子模型和化学防治子模型。在寄主生长子模型中包括两个模块,叶片生长模块和产量形成模块。在条诱病流行子模型中,流行过程由侵染、潜育、病斑扩展和产孢完成。在化学防治子模型中,化防效果分别反应在降低各流行组份的速率上。模型分别用荷兰和北京两地系统观察资料做了合理性检验。文中在模型结构每一要点上,对 YRESM 和 TXLX,SIMYR 作了扼要比较,并就模型进一步向通用性(用于多病害模拟)发展,以及在决策支持系统中的作用做了讨沦。     

区域气候模型数据修订方法及其在作物模拟中的应用

【目的】建立一种修订区域气候模型所生成数据的方法,为作物模型在未来气候情景下的应用研究提供技术支持。【方法】 选取徐州、淮安、郑州、潍坊、石家庄5个生态点,利用各地点1960—1993年的历史气象数据,对区域气候模型RegCM3所生成的1994—2010年降雨频率、逐日降雨量、太阳辐射、最高气温、最低气温等气象要素进行修订。【结果】与修订前的RegCM3数据相比,修订后的RegCM3月平均降雨量、温度、太阳辐射等气象要素与实际观测数据更加一致;修订后5个生态点1994—2010年的逐月降雨量、温度、太阳辐射等气象要素参数以及逐日降雨量、温度、太阳辐射等数据的概率分布,与实际观测数据更加吻合,尤其是RegCM3生成数据中的极端高温和高频率降水得到了较好的修正,反映降雨频率的连续干旱天数与实测数据也更趋一致。基于修订后RegCM3逐日气象数据在5个生态点的WheatGrow模型模拟产量与实测产量之间的决定系数和标准根均方差分别达0.72和10.5%,比修订前分别增加了0.35、降低8.2%左右。【结论】采用本研究所构建的方法来修订RegCM3生成的未来气象数据,并将修订后的气象数据输入作物模型,可以提高未来情景下作物模型预测的可靠性。     

丹江流域典型地区降雨侵蚀力的研究

以长江上游丹江流域典型地区陕西省商南县为研究区,收集该地区2010年13个水文雨量站降雨资料,以经典算法计算的降雨侵蚀力作为基准值,对比分析6个简易模型的计算精度,并优选适用性最佳模型估算各站的降雨侵蚀力,插值绘制成空间分布图进行空间分析。结果表明:卜氏模型计算精度最高,平均达到89.325%,在研究区具有较好适用性。商南县2010年降雨侵蚀力平均为254.46 MJ.(hm2.h.a)-1.mm。7月份降雨量与降雨侵蚀力均达到最高,分别占年总量的50.41%和89.56%,降雨侵蚀力呈高度集中的季节分布态势。降雨侵蚀力空间分布不均匀,具有较为明显的高值区,南、北部较低,东北部地区几个站均较高,形成一个小范围高值区。     

“凤凰”台风的数值检验及新资料的应用研究

基于淮河流域中尺度观测与应用试验基地的2种主要业务运行模式GRAPES、AREMS,对发生在2008年7月30~8月2日的"凤凰"台风外围云系造成的暴雨、大暴雨强降水进行了模式预报效果检验,同时针对L波段探空雷达,分析了探空垂直分布结构。结果表明:从逐日24 h降水预报情况来看,AREMS模式预报效果要明显好于GRAPES模式,不仅表现在AREMS模式预报降水接近实况降水,而且表现在AREMS模式能够预报出大雨、暴雨等较强降水级别,说明AREMS模式在降水预报方面具有优越性。从每隔12 h的AREMS模式预报效果可知,以7月30日8:00作为预报起点的降水预报,其效果好于以8月2日8:00作为预报起点的降水预报,说明AREMS模式的预报效果具有相对的波动性。分析南京站逐日8:002、0:00的L波段探空雷达数据发现,暴雨、特大暴雨过程的探空数据绝大多数呈现为随高度的增加温度降低的现象,使得大气呈现不稳定状况;但是个别时次出现逆温层,由于逆温层浅薄,不至于影响到大气的不稳定总体态势。     

松华坝流域非点源污染关键源区识别

使用USLE模型作为识别松华坝流域非点源污染关键源区的方法,利用DEM、土地利用、降雨和土壤类型数据库计算出USLE模型中的各影响因子及年土壤流失量。结果表明,在牧羊河、冷水河和松华坝水库集水区中,非点源污染高风险区主要集中在牧羊河集水区,占其控制面积的1．61％;而在冷水河与松华坝水库集水区所占比例则较小,分别占其控制面积的0．39％和0．19％。在松华坝流域的水质治理过程中要针对不同的关键源区制定合理科学的规划措施。     

基于GIS的罗玉沟流域降雨侵蚀力时空分布规律研究

降雨侵蚀力是建立通用土壤流失方程USLE及RUSLE的6个最基本因子之一,它反映了降雨引起土壤侵蚀的潜在能力.罗玉沟流域是黄土高原丘陵沟壑区第三副区的典型小流域,此区域水土流失极为严重.采用章文波修正的Richardson日降雨侵蚀力模型,处理该流域15年日降雨资料,估算降雨侵蚀力.通过分析得出:(1)该流域年均降雨侵...     

小陇山林区强降雨径流过程分析

为探讨在小陇山林区强降雨过程中地表径流的形成过程及其变化特征,利用实际观测资料分析了2次强降水径流过程。结果表明,由于2次降雨量和降水强度的不同,测流堰水位和流量有所不同,洪峰出现时间也不同。第1次降雨量为68.0mm,降雨历时9.50h,水位最高1.039m,集水区径流最大值滞后于降雨峰值2.66h,该集水区共计降水97 043.698m3,通过测流堰流出73 908.525m3;第2次降雨量为121.0mm,降雨历时7.00h,水位最高1.321m,集水区径流最大值滞后于降雨峰值5h,该集水区共计降水178 389.2m3,通过测流堰流出158 735.73m3。     

作物模拟中的常年气候数据生成子系统

以前人工作为基础，建立了常年逐日气温（包括平均，极端最高和最低气温），日照时数，降雨量，太阳辐射等气象要素的生成模型。并对降雨量和太阳辐射模型进行了改进，取得满意效果。采用VB6.0作为系统开发工具，研制成基于Windows操作平台的作物模拟中的常年气候数据生成了系统，利用南京40年和郑州30年的历史气候资料，分别对该系统进行检验。模拟值与实际情况相符，相关系数分别为0.93和0.89。     

Sensitivity Analysis of the ALMANAC Model‘s Input Variables

Crop models often require extensive input data sets to realistically simulate crop growth. Development of such input data sets can be difficult for some model users. The objective of this study was to evaluate the importance of variables in input data sets for crop modeling. Based on published hybrid performance trials in eight Texas counties, we developed standard data sets of 10-year simulations of maize and sorghum for these eight counties with the ALMANAC (Agricultural Land Management Alternatives with Numerical Assessment Criteria) model. The simulation results were close to the measured county yields with relative error only 2.6%for maize, and - 0.6% for sorghum. We then analyzed the sensitivity of grain yield to solar radiation, rainfall, soil depth, soil plant available water, and runoff curve number, comparing simulated yields to those with the original, standard data sets. Runoff curve number changes had the greatest impact on simulated maize and sorghum yields for all the counties. The next most critical input was rainfall, and then solar radiation for both maize and sorghum, especially for the dryland condition. For irrigated sorghum, solar radiation was the second most critical input instead of rainfall. The degree of sensitivity of yield to all variables for maize was larger than for sorghum except for solar radiation. Many models use a USDA curve number approach to represent soil water redistribution, so it will be important to have accurate curve numbers, rainfall, and soil depth to realistically simulate yields.     

基于GIS的广东干旱逐日动态模拟与评估

参考帕默尔（Pahner）旱度模式中土壤水分平衡概念，提出以逐日气温和降水资料，逐日滚动模拟土壤有效水分，并以下层土壤有效含水量构建干旱强度动态指数（DDI）．借助GIS技术和包括经度、纬度、海拔、坡度、坡向5个环境因子的地理订正模型，对离散DDI资料进行1km空间分辨率的精细化反演，能够清晰刻画地形、地貌对干旱程度空间分布的影响．结合土地利用信息，开发业务系统，实现对广东干旱发生、发展及其强度、范围的实时动态监测和评估，为选择合适的时机和地点开展人工增雨作业提供指挥决策依据，并对作业效果进行定量评估．