HIMS模型蒸散发模块的改进及在海河流域的应用

利用流域分布式水文模型精确模拟计算和分析流域内不同植被类型实际蒸散发量及其时空分布特征,是当前流域蒸散发研究的一个前沿与难点问题。本文基于点尺度蒸散发观测试验与机理研究,对HIMS(Hydro-Informatic Modelling System)日过程模型蒸散发模块进行改进,考虑流域内植被空间分布和生长变化特性及灌溉措施的影响,利用分类汇总和分段单值作物系数法计算流域实际蒸散发,并在海河流域进行验证分析。研究结果表明:流域实际蒸散发模拟值与水量平衡法计算值相差3.4%,与原HIMS模型相比,蒸散发模拟精度提高9.2%;改进的模型对原有模型的模拟内容有所扩展,能够模拟林地蒸散发、草地蒸散发、冬小麦?夏玉米农田总蒸散发、作物有效蒸腾和土壤无效蒸发。改进后的HIMS模型能够快速模拟分析流域内不同植被类型实际蒸散发量及其时空分布特性,可为海河流域蒸散发管理提供技术支撑。

基于HIMS模型的西营河流域河道内生态基流估算

运用国内自主研发的HIMS(Hydro-Informatic Modeling System)水文系统构建石羊河流域上游分支———西营河流域的分布式水文模型,模拟西营河流域九条岭水文站的径流量。以1900—1999年为率定期,以2000—2004年为验证期,月过程模型率定期和验证期分别为0.81和0.85;使用HIMS模型模拟数据计算得到的河道内生态基流为0.523亿m3,与其它方法计算得到的结果基本一致,说明使用HIMS模型研究生态基流的可行性,为石羊河流域的生态需水计算提出新方法,也为石羊河流域的水资源科学管理和合理分配提供理论依据。

基于HIMS的渭河中游黑峪口子流域径流模拟及其对气候变化的响应研究

水文模型是认识水循环机理、模拟水文系统及其对气候变化响应的重要工具和方法。基于国内自主研发的水文综合模拟系统(Hydro-Informatic Modeling System,HIMS),选择渭河中游的黑峪口子流域(面积1 476 km2)作为研究对象,构建黑峪口子流域的集总式水文模型,模拟黑峪口子流域1991—2000年的日径流过程,并在此基础上模拟8种气候变化情景(降水增加10%、不变、减少10%;蒸发增加10%、不变、减少10%)下的径流响应。研究取得了以下几点认识:①模型的整体模拟效果评价:在模型率定期(1991—1996年)Nash-Suttcliffe系数为0.64,相关系数为0.65,体积误差为5%;在模型验证期(1997—2000年)Nash-Suttcliffe效率系数为0.63,相关系数为0.66,体积误差为10%;②降雨的空间差异性较大,并且降雨是径流的直接来源,而在整个黑峪口子流域内只用到了3个气象站的连续观测资料,导致在整个子流域内降雨站点分布较少的情况对于径流模拟效果并不理想(Nash-Suttcliffe系数未大于0.7);③模型的体积误差在验证期偏大,约为10%,引起体积误差偏大的原因是模型在对最大洪峰的模拟上效果不理想,模型还需要在洪峰模拟上改进;④径流对于降雨与蒸发的响应均很敏感,并且径流对于降雨量的敏感性高于对于潜在蒸发的敏感性,在降水量不变的情况下蒸发每增加10%,年径流量减少0.2亿m3,在降水增加10%和减少10%时,年径流量的变化率分别为17.1%和-16.0———而在蒸发不变的情况下,降水每增加10%,年径流量增加0.6亿m3,在蒸发增加10%和减少10%时,年径流量的变化率分别为-4.6%和5.0%,降水引起的径流变化率为蒸发引起的径流变化率的3～4倍;⑤径流与降雨量的变化呈现正相关关系,而径流与潜在蒸发量的变化呈现负相关关系,并且径流对于降雨量和潜在蒸发量的响应均呈现非线性关系。

基于RSMSobol方法的HIMS模型参数敏感性分析

以黑河莺落峡以上流域为例,基于PSUADE平台,采用参数敏感性快速定量评估的RSMSobol方法分析了HIMS模型参数的敏感性。以体积误差Ve、Nash-Suttcliffe效率系数、标准误差σ、相对误差Re和相关系数r等作为目标函数综合评价了HIMS模型的模拟效果。结果表明:产流参数R和汇流参数C_1是重要参数,对于不同的目标函数,产流参数R都是最敏感的;模型参数敏感性对不同目标函数存在一定差异,产流参数R和r对体积误差和Nash-Sutcliffe效率系数表现得较为重要,而汇流参数C_1、C_2对相关系数、效率系数和标准误差的影响较为明显。

水循环多元综合模拟系统(HIMS)的研究进展

面向半湿润半干旱区水循环多要素、多过程、多尺度综合模拟的难题,通过多元水循环要素的理论分析,采用遥感定量反演、多过程集成,研发了水循环多元综合模拟技术系统HIMS(Hydro-Informatic Modeling System),包括水文函数子系统(HydroLib)和生态水文子系统(EcoHAT)等。本文分别介绍了HIMS系统的原理、结构、功能以及验证和应用,包括用于揭示气候变化、人类活动、土地利用变化与水文循环的相互作用,支撑与水相关的生态与环境问题研究;经与国外的水循环模拟技术相比,HIMS更适合我国现有的数据与环境条件,具有较高的模拟精度、计算速度,以及操作友好的图形化界面系统。HIMS可望为资料缺乏地区水文模拟提供技术支撑工具,并将为我国水文模拟领域的技术进步和半湿润半干旱区水资源管理的研究发展提供支持。

HIMS系统模型在洪水预报中的应用

根据研究流域的自然条件以及水文、气象资料,在HIMS系统平台下定制半干旱区典型小流域的日径流模型和湿润地区典型流域的次洪预报模型。模拟结果表明:日径流模型效率系数在率定期和检验期分别为0.75和0.73;次洪模型效率系数在率定期和检验期分别为0.84、0.81,洪水总量误差分别为4.9%、3.6%,洪峰值误差分别为17.1%、21.4%,洪峰时间误差分别为1.6h、2.0h,模拟和检验结果为乙等水平。由此可见,HIMS定制模型具有很强的地区适应性。最后,对模拟峰值偏低的问题进行分析探讨。

黄河中游植被变化对水量转化的影响分析

基于遥感数据分析了黄河中游植被变化特征,借助自主构建的HIMS-VIH模型,模拟了黄河中游11个子流域1980—2013年的蓝水—绿水动态转化过程。结果显示,与退耕还林(草)工程实施前相比,2000年以来11个子流域的叶面积指数(LAI)、归一化植被指数(NDVI)均呈增大趋势,其中以河口镇—龙门区间变化最为显著。对蓝水(径流)而言,与1980—1999年相比,2000—2013年大部分子流域的径流和径流系数显著减小。植被的增加导致绿水(蒸散发)明显增加,从而使蓝水下降。随着1999年以来水土保持措施大幅度的持续实施,目前黄河中游水热条件与植被状况已达到一个阶段性相对稳定状态,如果退耕还林(草)等水土保持措施维持现状,那么今后林草植被耗水将随气候(降水)变化而波动并维持在一定的水平,黄河水量可能会因水热条件的制约而不再大幅度地减少。

澜沧江和怒江流域的气候变化及其对径流的影响

采用VIP(Vegetation Interface Processes)模型和HIMS(Hydro-Informatic Modeling System)模型,模拟分析了1957—2012年澜沧江和怒江流域(简称两江流域)水资源量的演变。根据CMIP5 RCP2.6,RCP4.5和RCP8.5情景预测,模拟了2030年代和2050年代流域水资源的变化。研究发现,过去50年间,两江流域的气温都呈升高趋势,但海拔较高的上游地区升幅大于下游。年总降水量的变化趋势不明显,但春季降水增加趋势明显。两江流域年总水资源量为650亿~850亿m^3,水资源总量长期变化趋势不明显,其中澜沧江的波动性(1.884,最大与最小之比)大于怒江。空间上水资源量呈现北低-南高的格局。在未来,两江流域气温仍呈增加趋势,降水呈增加趋势,径流呈增加趋势,空间变异性趋小,但较强的季节性变化对水资源安全仍具有较大的挑战性。

流域面积和降水量对中小流域水文效果影响分析

以澳大利亚53个流域为例,通过统计分析的方法,对比不同流域面积、不同降水量等级流域的水文模拟精度,探讨了流域面积和多年平均降水量对HIMS模型和SIMHYD模型水文模拟效果的影响.研究结果表明:1)当流域面积在400～600km2之间且多年平均降水量在800～1 200mm之间时,HIMS模型和SIMHYD模型模拟效果最好.2)当流域面积大于600km2时,流域空间异质性增加;当流域面积小于400km2时,降雨-径流非线性特征突出;HIMS模型和SIMHYD模型模拟精度降低.3)当流域多年平均降水量大于1 200mm时,超渗产流机制不完全适用;当流域多年平均降水量小于800mm时,流域局部产汇流现象普遍、降雨-径流非线性特征突出;HIMS模型和SIMHYD模型模拟精度降低.

西藏稀缺资料地区洪峰流量推求

洪峰流量是水利工程规划设计、工程建设和运营管理的重要依据,对水利工程的投资规模和安全运行有着重要的意义。西藏地区主要水文测站实测洪峰流量(Instantaneous Peak Flow,简称:IPF)资料稀缺,而按水位计算整编的日径流资料(Mean Daily Flow,简称:MDF)相对较多。通过构建实测资料时段的洪峰流量与对应日平均流量间的函数关系,基于长序列的日径流资料估算洪峰流量,延长洪峰流量序列,为设计洪水提供数据支撑。研究结果表明:(1)西藏地区主要水文测站IPF～MDF函数关系稳定,利用这种函数关系由实测MDF推求的IPF误差均在10%以内,且延长后的IPF序列频率分析计算结果更加合理;(2)对于实测MDF序列缺乏的测站,可以通过气象资料驱动HIMS系统水文模块(Hydro Informatic Modeling Systerm)拓展MDF序列,在此基础上推求IPF序列。基于HIMS系统水文模块对西藏三条典型河流(年楚河、拉萨河和尼洋河)的日径流序列进行了模拟,结果表明,模型对日径流整体过程与高流量值的模拟效果均良好。进而利用模型延长的MDF序列以及构建的IPF～MDF函数关系拓展了西藏三条典型河流2000年-2010年间的IPF序列。

基于模块的分布式水文模拟系统及其应用

由于水文循环过程的复杂性和空间变异性,集成不同的水循环模型,基于模块化结构、构建面向多目标的水文模拟系统已经成为当今水文模拟技术发展的一个重要方向。本文从科学研究和水资源管理的实际需要,首次研发国内基于模块化的分布式水文模拟系统,并提出了“信息化水文模拟系统(HydroInformaticModelingSystem,简称HIMS)”。HIMS是一个以水循环信息平台为基础,基于组件式结构设计的开放式综合水循环模拟系统,侧重于分布式水文过程的模拟与应用。文中对HIMS的设计思路,主要功能与结构进行了详细介绍,包括基于国产GIS软件SuperMap的水循环信息系统、模型数据前／后处理系统和水文模型方法库系统。其中,HIMS的水文模型方法库系统集成了水文过程方法库和多种水文模型,并提供定制水文模型的功能。HIMS的提出发展了水文模型理论和建模技术,拓宽了国内分布式水文模型的研究思路。

水循环综合模拟系统的降雨产流模型研究

重点阐述国内自主研发的水循环综合模拟系统(HIMS,hydro-infomatic modelling system)降雨产流模型的新发展。HIMS原有产流计算主要是基于降雨动态入渗机制的LCM模型,该产流模型是通过大量野外小流域观测试验提出的经验模型。为进一步揭示其物理机制,HIMS研究团队基于物理机制清晰的Green-Ampt模型,提出了新的GAF模型。从理论上通过GAF模型可以直接推导出LCM模型,以及SCS-CN模型,并证明了LCM模型是GAF模型的高精度幂指数近似,而SCSCN模型是GAF模型的倒数线性近似解简化;通过对GAF模型解析解的深入分析,提出了两参数SCS-CN修正模型,使之包含了雨强的影响。

住院电子病历常见问题及解决方案

在医院住院电子病历使用过程中,问题主要出现在电子病历模板、与其他系统接口程序、系统管理3个方面。文章列举这3方面具有典型意义的案例并提出了解决方法,供系统使用、维护人员参考。

中控交通综合管理信息系统在高速公路运营管理中的应用

中控交通综合管理信息系统以HIMS为依托,能完成对各种设备,交通事故统计等进行管理,生成对应的报表,系统基于.NET Framework环境,C#语言开发,采用分层架构设计,加入ASP.NET 2.0、Sql Server 2000、AJAX、NHibernate等技术,最终给用户提供简单易懂的管理界面,可以满足高速公路日常运营的无纸化办公管理.

CIMS与先进制造技术

本文是CIMS专题的第一篇。本篇将就CIMS产生的背景、它的内容作一基本介绍，以便读者对CIMS有一基本了解。文中还就我国CIMS的进展以及国际上CIMS的最新发展提出一些看法。有关CIMS的各项专门技术，有兴趣的读者可参考以后陆续在本刊发表的专题文章。

并发L-BFGS异构率定算法设计与实现

针对分布式水文模型在水文模拟参数率定过程中计算与收敛速度过慢的问题,提出一种面向异构平台的水文模拟并发参数率定方法。对传统的L-BFGS算法进行并发式改造使其结构适应并行计算的率定需求;对HIMS水文模型进行异构移植,使整个水文模型以多线程的形式并发运行于协处理器端;以拉萨河流域为例,在Intel+Nvidia GPU与国产AI加速器的双异构平台部署模型与测试算例。测试结果表明,并发L-BFGS异构率定算法适用于当前主流的"处理器+协处理器"架构,并能够得到较好的率定效果。

基于Browse/Server的文献管理系统设计

根据古旧文献藏书和实际使用的情况分析 ,应用Internet技术开发研究基于Browse/Server模式的古旧文献资源管理系统。文章重点解决了系统功能、网络结构和相关关键技术问题 。

铁路货车列检技术作业信息管理平台研究

为优化铁路货车列检技术作业信息管理,减少列检值班员工作量,提高劳动效率,结合列检技术作业信息管理需求,分析既有列检技术作业流程和实际技术作业图表铺画存在的问题,对列检技术作业信息管理内容和关键技术进行深入研究。以列检实际生产数据为基础,利用HMIS运用子系统等系统对列检实际生产数据进行实时采集,使用ORACLE+ACCES数据库和ASP动态网页设计技术,形成可落实的列检实际技术作业图表铺画需求及列检技术作业信息管理优化方案,设计了列检班作业计划和实际技术作业图表电子化显示、工作量自动统计、综合预警显示等功能模块,实现了网内随时调阅、分析现场作业数据,实时掌握列检技术作业情况,优化列检技术作业信息管理的目标。

混合式油罐计量系统在油库中的应用

简要介绍了几种油罐液位测量技术,同时对混合式油罐计量(HIMS)系统的结构、主要功能、工作原理及在成品油油罐计量工作中的应用作了阐述,并将此计量方法与人工计量结果进行比较,分析对比了两种计量结果,其差值均在允许差值范围内变化,给油库的日常工作带来方便。

谈谈英语中的强调形式和应注意的问题

英语中为了加强语气、增强对比或增加感情色彩,经常用某些句式或某类词汇来加强句中需要强调的成分。现把英语中表示强调的主要形式归纳总结如下,供参考。