分布式水文模型EasyDHM(Ⅱ):应用实例

本文介绍了分布式水文模型EasyDHM在汉江上游流域的应用实例。通过采用EasyDHM中的EasyDHM产流模型、马斯京干汇流模型、LH-OAT敏感性分析方法和SCE-UA参数优化方法等,对汉江上游流域进行了水文模拟及参数率定。由参数敏感性及参数优化结果可知,各产汇流参数敏感性随空间分布的不同有一定差异,而随着时间系列的延长其变化并不大,这不仅说明了按水文站进行参数分区的必要性,也说明了在长系列水文模拟中,可仅对指定校正期进行参数优化。而参数优化后能较大程度提高水文模型模拟精度,则证实了参数优化的必要性以及本模型所选取参数优化算法的合理性。

分布式水文模型EasyDHM(Ⅰ):理论方法

介绍了自主开发的分布式水文模型EasyDHM的空间单元离散方式、主要理论模块以及相应的模型软件系统MWEasyDHM。EasyDHM的空间离散采用通用子流域划分算法,很大程度上扩展了分布式水文模型的通用性。同时,它支持多种产汇流算法,还支持用户对主要产汇流参数的敏感性分析和参数优化,以优化模型模拟效果。

分布式水文模型EasyDHM在海河阜平流域的应用

目前很多分布式水文模型还主要应用在科研领域,缺乏在实际的水管理业务中的应用。分布式水文模型EasyDHM的开发则以实用为目的,着重关注模拟效果及建模效率。模型具有友好的操作界面,适用于各种时空尺度的流域水文模拟,并且模型易于扩展,可进行水资源评价。以海河流域阜平水文站以上流域为研究对象,应用EasyDHM模型进行流域水文模拟,通过对模型参数进行敏感性分析及率定,使阜平流域率定期及验证期Nash效率系数达到0.96。分析表明,EasyDHM模型在阜平流域具有很好的适用性。

分布式水文模型EasyDHM在北江流域的应用

为了解决珠江流域咸潮上溯问题,需要在枯水期对流域水库群进行压咸调度。合理调度的前提是准确掌握流域的来水情况,以便在满足发电需要的基础上兼顾生态需要,特别是在枯水期。飞来峡水库是北江流域的重要水库,位于珠江流域下游,在流域抑咸调度中起到关键的作用。为了对飞来峡水库来水过程进行水文模拟分析,以分布式水文模型EasyDHM为基础,利用DEM、实测河网、土壤、土地利用及水文气象数据,构建了北江流域分布式水文模型。通过模型的参数率定以及验证发现,模型精度较高,可以很好的应用于流域水情形势分析;对飞来峡水库旬入库过程统计发现,枯水期来水量最小值出现在12月上中旬,这对于确定流域抑咸统一调度的最佳时期也有着重要的意义。

分布式水文模型EasyDHM在玛纳斯河流域径流模拟中的应用

玛纳斯河流域作为新疆干旱区典型的内陆河流域,其年径流量主要来源于高山区融雪径流。掌握该流域的径流变化规律,对探讨该地区气候、水文及水资源、生态环境之间的联系以及预测未来山区径流的变化规律具有重要意义。以玛纳斯河流域作为研究对象,基于分布式水文模型EasyDHM(Easy Distributed Hydrological Model),利用DEM、实测河网、土壤、土地利用及水文气象数据构建玛纳斯河流域分布式水文模型研究该流域径流过程。通过模型参数率定及验证发现,该模型精度较高,验证期内各站点纳什效率系数均在0.75以上,说明EasyDHM分布式水文模型的泛化能力较好,可应用于该流域的水雨情势分析,为预防和减轻春季融雪型洪水灾害提供了理论依据。

子流域划分对EasyDHM径流模拟的影响分析

子流域划分是分布式水文模型构建的重要过程之一。对分布式水文模型子流域划分技术进行了综述,简要介绍了EasyDHM(Easy Distributed Hydrological Model)模型及其子流域划分方法。选取第二松花江丰满水库以上流域作为研究区域,使用1 km×1 km分辨率的数字高程(DEM)及50 km2集水面积阈值提取数字河网,并按3种子流域划分配置对该区域进行划分。结果表明,子流域划分数越多,纳什效率系数越大,模拟效果越好。

分布式水文模型EasyDHM模型

介绍了自主开发的分布式水文模型EasyDHM的空间单元离散方式、主要理论模块及相应的模型软件系统MWEasyDHM。EasyDHM模型的空间离散采用自主开发的通用子流域划分算法，很大程度上扩展了分布式水文模型的通用性，支持多种产汇流算法，支持用户对主要产汇流参数的敏感性分析和参数优化，以优化模型模拟效果，开发了专门的洪水预报模块，支持洪水实时校正及多模型组合预报技术并在嫩江流域使用EasyDHM模型进行了应用验证。

分布式水文模型软件系统MWEasyDHM简介

本文介绍了分布式水文模型EasyDHM模型的软件系统MWEasyDHM,主要由4个部分组成:(1)面向水文分析的通用GIS软件;(2)前处理模块;(3)模拟模块;(4)后处理模块。其中面向水文分析的通用GIS软件以开源GIS软件MapWindow为基础开发,并包括了其他模块所涉及的基本GIS功能;前处理模块包括基于DEM的水文分析组件,模型参数推求模块和降水量、气象数据插值模块;模拟模块提供了实时计算功能,能实时查看模拟结果;模型后处理模块包括了模型参数自动识别、运算结果统计分析及以表格、图表等方式对模拟结果的展示。MWEasyDHM的开发解决了分布式水文模型快速建模及率定的难题,并为将来升级开发及大范围推广应用奠定了基础。

分布式水文模型EasyDHM在增江流域的应用研究

为精细描述增江流域水文循环过程,基于分布式水文模型EasyDHM,实现对增江流域产汇流过程的模拟。首先对EasyDHM模型中的众多产汇流参数进行了敏感性分析,然后对其中敏感度较高的参数进行了优化。经参数优化后,三个断面的水文模拟精度在率定期和检验期均较高,说明EasyDHM模型在增江流域应用良好,可为流域水资源的管理、水资源合理利用以及流域洪水预报,起到科学支撑作用。

EasyDHM模型参数识别研究

模型参数取值的准确与否直接影响模拟精度的高低,为了提高乌鲁木齐河流域流量模拟精度,根据LH-OAT分析法筛选出对流域流量模拟精度影响较大的参数,利用SCE-UA方法计算出这些参数的最优值,并用1990—2009年实测日资料进行了参数率定及模型验证。结果表明:1土壤田间持水率、河道长度修正系数、径流曲线系数、土壤深度占总土层厚度的比例对流量模拟的影响最为敏感;2模型在率定期和验证期的模拟值与实测值的日相对误差均低于5%,纳什效率系数均超过0.80,相关系数在0.90以上,表明EasyDHM模型在乌鲁木齐河流域流量模拟的精度较高且适应性良好。

PSO算法与DDS算法在EasyDHM模型中的参数分析及对比研究

为了提高Easy DHM模型进行水文预报的精度,选用2012-2014年汉江流域的水文数据,分别使用PSO算法和DDS算法对模型参数进行率定,重点分析两种算法参数对算法性能的影响,从而得到两种算法在Easy DHM模型上进行参数率定的最优算法参数。在此基础上比较了两种算法在最优算法参数下的模型参数率定效果,结果表明两种算法在该流域Easy DHM模型的参数率定上表现了较好的适应性。并根据对比结果给出了用Easy DHM模型进行场次洪水预报时,参数率定算法选择的建议:在要求率定效果最好情况下,预报的主要指标为洪量时建议使用DDS算法,预报的主要指标为洪峰是建议使用PSO算法;在要求率定速度尽量快的情况下,建议使用DDS算法。

EasyDHM模型在诺敏河流域的应用

文章介绍了分布式水文模型EasyDEM的原理及构建流程,以诺敏河流域为研究对象,应用EasyDHM模型进行流域水文模拟,结果表明,EasyDHM模型在诺敏河流域具有较好的适应性。

基于ERHIs法的雅鲁藏布江流域水文情势变化研究

为探究变化环境下雅鲁藏布江流域环境流量组分与水文情势变化情况,采用改进后生态最相关水文指标ERHIs(The most Ecologically Relevant Hydrologic Indicators)、RVA(Range of Variability Approach)法定量分析了1965—2018年间不同阶段不同环境组分下的雅鲁藏布江流域内水文情势的变化情况,并结合5种突变检验方法对指标进行验证。结果表明,通过EasyDHM插补数据是可行的,参数优化后的Nash系数最大为0.97,最小为0.67,均在合理范围内,在缺资料地区运用较好。针对雅鲁藏布江2个断面强变异指标改变度计算结果均表明雅江中下游地区的水文改变度为高度改变。在指标选取方面,生态水文改变过程的指标体系(Indicators of Hydrologic Alteration,IHA)参数之间的相关性较高,指标间的冗余问题十分突出。ERHIs指标具有一定的合理性,不仅有效缓解了IHA的冗余性问题,还有利于抓住最关键的生态水文变量,对生态水文研究、流域水资源管理和生态保护都具有重要的参考价值和借鉴意义,为短缺水文资料地区的生态评估提供参考。

北京市漫水河流域山区洪水模拟研究

北京市山丘地区洪水具有汇流快、历时短、破坏强的特点,多发于夏秋季汛期,损失惨重。为此需建立水文预报系统,采用分布式水文模型(EasyDHM)和马斯京根汇流模型演算方法分别进行产、汇流计算,模拟再现漫水河站近几十年内发生的洪水事件。结果发现,率定期参数敏感性分析和优化之后的模型模拟精度有明显提高;验证期模拟洪水发生年份距离模型率定年份越近模拟效果越好,且模拟洪水的洪量模拟效果优于洪峰模拟。

漳卫河流域洪水预报模型研究

由于传统水文预报模型的局限性,研究基于EasyDHM分布式模型的洪水预报模型,并将该模型应用于漳卫河流域实际洪水预报中。实例验证表明,该模型运用于漳卫河流域的洪水预报中预报精度较高,为洪水预报提供了一个新的模式,具有一定的理论依据和应用价值,对同类洪水预报有一定的借鉴意义。

汉江流域分布式水文模型构建及应用研究

基于分布式流域水文模型EasyDHM,根据汉江流域不同区域的特点,运用长系列水文实测资料,建立了流域分布式水文模型。在汉江流域水文模拟基础上,分析了1980年、1995年和2000年土地利用情境下,流域气候条件和土地利用的变化对流域水资源响应关系。

分布式洪水预报模型在密云水库流域的应用

随着南水北调工程的逐步投入运行,密云水库将面临高水位运行。对密云水库流域洪水预报开展研究,基于EasyDHM模型建模,通过EasyDHM产流模型和马斯京根汇流模型演算方法、LH-OAT敏感性分析方法和SCE-UA参数优化方法等,对密云水库流域进行了洪水模拟及参数率定,并选取场次洪水进行验证。分析结果表明:EasyDHM模型在密云水库流域有很好的适用性。

密云水库洪水预报模型及预报成果分析

密云水库作为华北地区最大的水库,具有防洪、供水等功能,是确保首都防洪安全和供水安全的重要水利工程。准确预报密云水库洪水对于优化水库调度、确保首都防洪安全具有重要意义。介绍了密云水库水文预报的发展历程及各种预报方案的应用情况,重点介绍了分布式水文模型EasyDHM在洪水预报过程中的使用情况。预报成果分析表明,现有的分布式水文预报模型能更好提升密云水库的洪水预报精度。