WRF-Hydro模式结合不同降水产品模拟清江流域径流的效果分析

以2016—2017年清江流域2次大径流事件和3次小径流事件为研究对象,首先,分析了CMORPH卫星-地面自动站-雷达三源融合降水产品(CMPAS)、中国全球大气再分析产品(CRA)和雨量站降雨资料(Gauge)3种产品的降水时空分布特征;然后,基于径流事件实况与不同降水产品的特点,设计了两种径流模拟试验方案,对3种产品的降水数据输入WRF-Hydro模式的径流模拟结果进行分析。最后,结合降水时空分布差异,探讨3种降水产品在径流模拟中的应用效果。结果表明:(1)5次径流事件中,3种降水产品探测的降雨中心、雨带位置和走向大致相同,流域内面雨量随时间变化趋势较为一致。(2)两种试验方案下,3种降水产品均能模拟出各次径流事件。对大径流事件,CMPAS的模拟效果最优,相关系数均在0.76以上、纳什效率系数均在0.63以上;对小径流事件,Gauge的模拟效果最优,相关系数均在0.75以上,纳什效率系数均在0.48以上;CRA无论对大、小径流事件,其模拟效果相对都较差,但参数经重新率定后,其模拟效果明显改善。(3)3种降水产品经重新率定参数后(方案2),其在峰现、涨水、退水各时段的径流模拟效果改善不同。对小径流事件,相对涨水和退水时段,各产品在峰现时段的模拟效果改善较为明显,而对大径流事件,3种降水产品在各时段的模拟效果均无明显改善。

Arc Hydro与Arc Hydro Groundwater水文数据模型研究综述

由于目前在地表水与地下水的联合模拟研究中备受青睐的Arc Hydro与Arc Hydro Groundwater水文数据模型能否应用于水文模拟尚缺少实证性研究,通过查阅大量文献资料,分析这两个水文数据模型的功能和优点,以及存在的问题和未来发展趋势。指出Arc Hydro模型虽然具备强大的水文分析与提取功能,但其本身并不能实现水文模拟,必须与独立的水文模型利用数据交换来完成水文模拟;Arc Hydro Groundwater模型虽然包含MODFLOW分析模型,但只能对MODFLOW模型输出的结果进行可视化处理,目前还不具备独立的地下水模拟功能。认为地表水与地下水联合模型与GIS耦合集成平台的开发将是未来研究的热点。

Arc Hydro水文数据模型

水文和水资源管理是地理信息系统的重要应用。ERSI联合得克萨斯大学的水资源研究中心(CRWR),在通用的面向对象地理数据模型Geodatabase的基础上,设计并开发了具有时间序列功能的水文数据模型———Arc Hydro,经过逐步改进,已经比较成熟,可以应用于实际项目。本文详细介绍了Arc Hydro的地理空间数据模型以及所带的工具集。

基于Arc Hydro数据模型的金沙江水文数据库设计及应用

为了更好地利用金沙江下游流域大量的水文、泥沙观测历史数据及空间地理数据,并形成有效的时空联系,基于Arc Hydro数据模型,分析金沙江下游流域数字高程模型数据,并将各类要素数据集、对象类、关系类数据组织、存储在关系型数据库中,设计及应用金沙江下游流域水文地理数据库,将水文及空间地理数据组织成为一个有机的整体,以便更加真实地展现水文现象的时空特性,为数字化流域管理等奠定坚实的基础。

三峡库区中长期水文预报研究进展

高精度的中长期水文预报对三峡库区的防汛抗旱计划编制和发电调度安排具有重要指导意义。目前,国内外中长期水文预报的研究热点包括影响因素、预报方法和不确定性分析等方面。其中,中长期水文预报方法包括过程驱动模型、数据驱动模型和组合模型,本文分别对过程驱动模型和数据驱动模型的代表性模型基本原理及适用条件进行展开分析。并结合三峡库区水文气候条件和应用的预报方法,揭示三峡库区中长期水文预报的研究进展。同时展望下一阶段三峡库区中长期水文预报的研究应着重考虑的问题:(1)流域情势和径流变化成因;(2)预报方法可靠性;(3)预报过程不确定性。

水电全生命周期工程数据中心及其关键技术

工程数据中心是实现水电站全生命周期管理和数字化移交的关键。借鉴国内外全生命周期管理理念及先进软件的设计思想和方法,对水电工程数据中心总体构架、信息模型、编码体系、数字化移交等关键技术的规划与建设方法进行了研究,提出了相应的建设要求和原则。工程数据中心的总体结构将由基础平台和业务应用及在线服务两大部分构成;信息模型依据ISO15926等基础技术资料建立,采用面向对象的内容存储方法。

水力压裂微震监测中速度模型研究

在进行水力压裂微震资料处理时,建立正确的速度模型是非常关键的。它的准确与否直接影响微震反演定位的精度。本文就如何建立比较准确的速度模型进行了研究,首先根据多种资料建立初始速度模型,然后通过射孔反演校正初始速度模型,最后得到比较准确的速度模型,通过实例应用证明此方法可行。

黑河流域水文信息系统设计与实现

水文数据建模和数据共享是流域科学研究的重点工作,也是"数字流域"研究的基础.目前集成观测数据和环境信息的流域信息基础设施已经成为"数字地球"技术在流域科学方面的重要应用.以水文数据模型和"协同促进水文科学发展大学联盟"水文信息系统(CUAHSI-HIS)为原型,设计一个适合于黑河流域的集流域地理数据库、观测系统数据库和数据共享发布系统于一体的流域水文信息系统.系统实现集成各种观测数据类型、数据来源及观测数据的流域观测数据库,通过统一地表和地下水的通用数据模型实现流域地表水和地下水信息的一体化存储管理,同时存储、组织和在线共享发布流域相关的观测数据和空间数据,为流域科学研究提供在线生态环境数据的网络服务以及相应的流域观测数据服务,有效的推动流域科学计划的研究.

矿山井下水文GIS空间数据库的建库探讨

地下水造成的矿山水害相较于地表水更难预测。随着计算机技术和空间数据挖掘技术的发展,为了将空间数据挖掘技术应用于矿山水害的预测预报工作中,试验数据库设计中采用了2011年由美国德州大学David R.Maidment教授提出的现已被商业软件ArcGIS 10采用并推广应用的水文数据模型(ArcHydro)规范,结合矿山地下水的独特性,探讨建立了包含水文点层、水文线层和水文面层的矿山地下水GIS数据模型。

变化环境下气象水文预报研究进展

随着全球气候变化、下垫面改变及高强度人类活动的不断加剧,流域降水、蒸发、径流等气象水文要素都受到直接性的影响,水文序列的一致性假设不复存在。在变化环境下,传统径流预报方法适用性逐步变差,从而对气象水文的精准预报带来挑战。本文分别从气象水文预报的各个环节——多源降水数据融合、数值天气预报、流域水文模型、参数率定、数据同化、集合预报等方面综述了变化环境下的气象水文预报的研究进展。可以看到,国内外学者围绕上述技术都开展了大量研究,并取得了大量成果。未来针对变化环境下气象水文预报研究,将主要围绕以下方向开展:(1)落地和预报降水精度及时空分辨率的进一步提高;(2)水文模型结构的改进及不确定性分析;(3)水文预报误差的描述方法及其可靠性。

水轮机调节系统模型参数和特性综合测试仪

提出一种多功能测试仪器,不仅能测试水轮机调节系统的动态性能、静态性能和模型参数,而且可以产生系统建模所需的各种信号,从而确定环节传递函数。该测试仪器由基于32位DSP的多通道、高速同步数据采集子系统和利用面向对象方法开发的基于通用计算机和Windows平台的分析-综合子系统构成,通过高速USB2.0互连。工业现场使用表明,多功能测试仪器使用方便,减轻了测试工程师的负担,改进后可以推广应用到汽轮机及其调节系统的建模和参数实测。

基于多种诊断方法的水电机组故障诊断系统的研究

针对水电机组故障的多样性和复杂性,给出一种基于多诊断方法的水电机组故障诊断系统的构建,系统主要由基于数据融合的模糊神经网络技术和专家系统的在线诊断子系统和基于模型的离线诊断子系统组成。利用专家系统的逻辑推理能力和人工神经网络的学习和容错能力,并通过对建立转子非线性动力模型仿真来离线分析那些没有办法定量提取或解释的征兆,对机组进行故障诊断。

湖泊藻类动态模型数据同化模式的改进

以太湖为研究区域,采用2014—2016年的水环境生态监测数据,率定了三维水生态动力学模型(3DHED),模拟了太湖蓝藻生物量的时空变化;通过融入遥感数据建立了基于集合卡尔曼滤波(EnKF)的蓝藻生物量预测数据同化(DA)模式,同时提出了一种改进数据同化(mDA)的策略,降低了遥感数据不确定性的影响,显著提升了模型模拟精度。结果表明:相比3DHED蓝藻生物量的模拟结果,DA模拟结果的均方根误差均值降低了10.4%,IOA均值增加了48.8%;mDA在DA基础上对蓝藻生物量的模拟精度进一步提升,其均方根误差均值为1.16 mg/L,在DA基础上降低了8.6%,IOA均值为0.71,在DA基础上增加了10.9%,并有效提升了对蓝藻生物量峰值的捕捉能力,表明提出的mDA方法能有效减小原DA模式中遥感观测数据误差的影响,提升水华模拟精度。

流域水文信息系统研究与实践综述

流域水文信息系统是地理信息系统、互联网和数据库等技术与水文学研究的结合,集成观测和环境信息的水文信息系统已经成为"数字地球"技术在流域科学方面的重要应用。研究回顾了流域科学的研究方法、发展现状和技术背景,提出当前流域科学研究迫切需要建立水文信息系统,而水文信息系统的重点任务是流域数据建模与数据共享服务。针对目前Arc Hydro水文地理数据模型和开源"协同促进水文科学发展大学联盟"——水文信息系统(CUAHSI-HIS)的研究进展,提出了一个适合于黑河流域的在线流域水文信息系统设计即"数字黑河"在线门户,集成流域地理数据、观测数据和数据共享服务于一体的流域水文信息系统将有效推动流域科学各方面的研究。