基于SWAT模型的寒区小流域径流模拟及径流成分研究

由于冻土、降雪及融雪入渗等影响因素的特殊性,寒区流域产汇流特性都有别于非冻区,使寒区径流模拟研究较为困难,已有的研究内容对寒区小流域的径流模拟研究以及径流成分分析还比较少。为探讨寒区小流域径流模拟方法并分析流域内径流成分组成,以永翠河流域为研究区域,选取1994—2015年共22年的水文气象资料,构建SWAT模型,以决定系数(R2)和效率系数Nash-Sutcliffe(NSE)评价SWAT模型的适用性,并基于构建的SWAT模型分析永翠河流域径流成分组成。结果表明,SWAT模型能够较好的模拟寒区小流域的径流过程,各径流成分中壤中流占比最大,地表径流次之,地下水占比最小,且三种径流成分产水量总体都呈现上升趋势。

DEM分辨率及气象数据对寒区永翠河小流域径流SWAT模拟的影响

由于降雪、融雪及冻土层存在等因素,寒区水文循环过程具有特殊性。为探讨寒区小流域水文规律,模拟径流形成过程,以永翠河流域为例,选取流域1994~2015年总计22年的水文资料,构建适用于寒区流域径流模拟的SWAT模型,并分析不同分辨率DEM及实测气象数据、CMADS数据集、CFSR数据集三种气象数据在永翠河流域的适用性。结果表明,SWAT模型能较好地模拟永翠河流域径流过程,DEM分辨率对流域特征值提取影响较大但对径流模拟影响不明显;不同气象数据适用性差别显著,实测气象数据模拟效果最好,CMADS数据集模拟效果较好,CFSR数据集模拟效果差。结果为寒区小流域进一步研究提供了参考。

寒区森林流域产水量时空变化规律研究——以永翠河流域为例

为探究寒区森林流域产水量时空变化规律,研究以永翠河流域为研究区域,基于1994—2015年总计22年的实测径流数据构建SWAT模型,分析流域内产水量时空变化特征,探究气象要素及土地利用变化对产水量的影响。结果显示:①1994—2015年,永翠河流域产水量年际波动较为明显,总体呈现上升趋势,年内产水量总体呈现先增后减的单峰型分布;②永翠河流域产水量空间分布总体呈东、西部高,中部低的分布格局,各土地利用类型中落叶林产水量最多,常绿林产水能力最强;③永翠河流域落叶林面积占比最大,森林覆盖面积达到95%以上,土地利用类型年际变化不明显,对产水量影响不显著;④永翠河流域降水、潜在蒸散发及实际蒸散发均呈现不同程度的下降趋势,其中降水是产水量主要影响因素。研究结果能够为寒区森林流域水资源优化配置及生态保护提供参考。

永翠河流域1995—2014年降水对径流变化的影响

自20世纪以来,城市化加剧导致水循环遭到破坏,进而影响径流。降水是影响径流最大的因素,因此分析降水对径流的影响是必要的。文章通过突变检验、建立逐步回归方程等方法,分别计算永翠河流域降水对径流影响的贡献率与突变年前后径流的变化率。逐步回归模型可剔除不显著的自变量,将数据划分丰、枯水期且逐步加入多个自变量进行回归验证,此方法不但提高了模型的精度,且可分别计算出丰、枯水期对径流的影响,结果显示T_(3)对T_(1)、T_(3)对T_(2)时期降水对径流影响的贡献率为5.42%、39.08%,径流突变使得枯水期径流减少28.84%,丰水期径流增加15.79%,对研究区的水资源利用势必会产生影响。

基于BP神经网络模型的月径流预报

针对水文系统的高度非线性关系,采用BP神经网络模型,通过经验公式和迭代得到隐藏层个数,使用L-M(Levenberg-Marquardt)算法优化权值,分别建立2-3-1和4-8-1网络拓扑结构的BP_(1)、BP_(2)模型,选取永翠河流域中的带岭(二)站的实测数据进行径流预报。结果表明,BP_(1)模型的拟合度高,预测结果的合格率低,出现此情况的原因可能为数据样本较少,模型陷入局部最优。BP_(2)模型的拟合较前者低,但合格率高,且预测结果可达到精度要求,可作为径流模拟的方法之一,为流域径流模拟提供依据。

邢台市某土石坝坝体结构设计及渗流稳定分析

土石坝是目前应用非常广泛的一种坝型,但因建坝材料的限制,土石坝的渗流与稳定安全存在较大隐患,是影响土石坝能否长期安全运行的重要原因。以邢台市某土石坝为例,采用水力学方法和理正岩土计算6.5 PB3版,从坝体结构、渗流稳定性、边坡稳定性等方面详细介绍了粘土心墙土石坝,经计算,该粘土心墙坝渗流和稳定均满足设计要求。

方正县“一河一策”方案探讨

为全面落实流域河长制、加强重点河湖规划管理、保障重点河道流域行洪安全和流域生态安全,选取了方正县境内10条重点河流,从流域水资源环境保护、水域上游岸线规划管理、水污染、水环境、水资源生态、执法监管等六个方面对其进行了全面跟踪调查,调查发现10条河流健康状况不是很理想,需对河流周边的生活垃圾以及畜牧养殖等现象进一步加强治理,提高城镇污水处理水平,加大河流宣传保护力度,河流水质维持在Ⅳ类,功能区水质尽量达到Ⅲ类。对调查中发现的主要问题进行了总结,并根据方正县实际情况及相关规划提出了整改建议:制定“清四乱”整治行动;划定水域主体岸线重点保护区、保留区、限制开发区、开发利用区;落实土壤测肥覆土施肥配方综合施肥制度;设立行政区水质监测等,为省内其他地区的河长制工作提供参考依据。

基于SWMM模型对居住区的低影响开发改造研究

在气候变化和人类活动的双重影响下,城市内涝愈加严重,给人类和环境带来了诸多方面的威胁。为探究低影响开发(LID)设施对缓解城市内涝的效果,本文以哈尔滨市某小区为研究对象,采用SWMM模型构建了三种不同的LID改造方案。在对比前后的径流和洪峰削减效果后发现组合的LID措施比单一的LID措施能更有效削减洪峰、径流量,同时也在一定程度上证明了低影响开发能有效降低小区发生内涝的频率,LID措施是传统建设模式的有效替代方法。

钢筋混凝土T型节点位移极限仿真模拟

在各种载荷工况下,对钢筋混凝土梁柱节点进行受力分析比较困难。为此,对梁柱节点的静力学特性进行了仿真分析。采用有限元对梁柱节点的整体进行了静力学分析和简化;利用ANSYS分析软件,依据有限元理论对实际结构进行了合理的力学简化;通过建模、材料属性、约束、加载等程序,利用APDL语言编程,对梁柱节点进行了载荷受力仿真分析,分析了整体结构变形和应力分布,并对其仿真模拟值进行了验证。研究结果表明:变形与应力仿真模拟值与ANSYS Inc.模拟值和实测值三者的吻合度非常高,表明此种模拟计算方法契合实际钢筋混凝土节点,可靠性较高;该结果可以为此类构件进行优化奠定基础。