基于3种降水产流方案的洪水过程模拟研究——以西南地区孙水河流域为例

精确模拟洪峰流量和洪水过程线对防洪减灾分析至关重要,其中涉及的降雨损失和产汇流计算往往对洪水过程的模拟最为关键。为评估不同降雨损失模型和产流模型在我国西南地区孙水河流域的适用性,设计了3套降雨产流方案。方案1:SCS曲线数法+Sndyer单位线法;方案2:初始常速率法+Clark单位线法;方案3:Green-Ampt法+SCS单位线法,使用HEC-HMS模型对我国西南地区孙水河流域2007—2018年15场洪水过程进行模拟和分析。结果表明,方案1、方案2对研究区洪水过程线的模拟效果最优,其中方案1对单峰洪水过程的模拟效果更好,方案2对复峰洪水过程的模拟效果更好;方案3模拟效果偏差。论文结果可为相似地区的洪水模拟、预报预警提供参考。

权重和数据影响下水资源承载力评价不确定性研究

水资源承载力是实现“空间均衡”的重要刚性约束条件,其科学评价对于地区生态文明建设与可持续发展具有重要理论与实践意义。以往研究多集中于确定性评价,然而受多种因素的影响,水资源承载力评价也存在一定的不确定性。以新疆地区为例,采用Bootstrap、均匀分布假设法的随机抽样以及随机误差生成等方法,借助隶属度及不确定度的概念,量化指标权重及指标数据不确定性对研究区水资源承载力评价结果的影响。结果表明:基于Bootstrap和均匀分布假设法,由指标权重不确定性导致的新疆地区水资源承载力评价等级不确定度分别为21%和17%,由数据不确定性导致的不确定度为8%;随着指标权重和数据不确定性的增加,研究区水资源承载力评价等级的不确定度均随之增加;通过增加等幅误差的方法表明,数据不确定性对研究区水资源承载力评价等级的影响更大。研究成果可为科学评价水资源承载力、降低其不确性提供参考。

不同含量砾石嵌套对红壤入渗特性的影响

土壤中砾石会不同程度地改变土壤水分运移过程,对土壤水文过程产生重要影响。以曹娥江上游省级水土流失重点治理区内红壤为研究对象,运用室内垂直一维定水头土壤入渗实验,研究不同含量(0%、10%、20%、30%)砾石嵌套条件下红壤水分的入渗特征,并利用Kostiakov、Horton、Philip模型对入渗过程进行拟合。结果表明:土壤初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率均随砾石含量的增加而增加,但并非随砾石含量的增加而持续上升;嵌套砾石含量为20%、30%的红壤初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率并未表现出显著性差异(P<0.05);砾石嵌套对土壤水分入渗的影响是多方面的,表现在:随着嵌套砾石含量的增加,容易形成土壤大孔隙,有助于土壤中优势流的产生,从而促进入渗,同时也使得水分入渗路径弯曲复杂,从而限制入渗;含砾石土壤到达稳定入渗率的时间较长,瞬变、渗漏、稳定入渗3个阶段变化清晰,无砾石红壤入渗曲线阶段变化幅度小,趋于稳定入渗的时间短;Horton模型能够更好地反映无砾石以及砾石含量为10%和30%嵌套条件下的红壤入渗过程,Philip模型能够更好地反映砾石含量为20%嵌套条件下的红壤入渗过程。研究一方面可丰富有砾石嵌套的红壤水分入渗机制,另一方面,也为土壤侵蚀地区水土流失预防与综合治理、加强生态修复提供科学依据。

北京地区干旱预测不确定性来源贡献度量化

受多种因素影响,干旱预测往往存在很大的不确定性。对不同来源不确定性贡献度进行量化有助于识别关键不确定性来源,为提高干旱预测和风险评估精度提供依据。本文以北京地区气象干旱为研究对象,采用多因素方差分析法对全球气候模式(Global Climate Model,GCM)、排放情景、干旱指数对北京地区干旱特征变量(历时、峰值和烈度)预测的不确定性贡献度进行量化,通过系统抽样和导函数分析法探讨GCM不确定性被合理估计时的最少模式数量。结果表明:GCM及排放情景与GCM交互作用对该地区平均及最大干旱特征变量预测的不确定性贡献度最大;最大不确定性来源并未具有明显的时空差异性;当GCM少于7个时,其引发的研究区干旱特征变量不确定性被低估。