GIS支持下的基于DEM的水文响应单元划分——以洞庭湖为例

在GIS技术支持下,以洞庭湖为研究区,设计了水文响应单元划分的实现方案和算法,即用适度指数法确定合理的集水面积阈值,从DEM中提取子流域,并与土地利用和土壤类型图进行空间叠加分析,使得生成的每个水文单元仅含有单一的土地利用和土壤类型。结果表明:洞庭湖流域被离散成105个子流域、19 759个水文响应单元,符合分布式水文模型构建的需求;适度指数法用于设置合理的集水面积阈值,避免了人工率定阈值带来的不确定性,提高了子流域生成的精度和智能性。

流域LUCC水文效应研究中的若干问题探讨

随着全球变化研究的深入.土地利用/覆被变化(LUCC)的水文效应研究日益成为热点问题。综合国内外研究进展.论文就流域土地利用/覆被变化水文效应研究中的几个问题进行了总结和探讨:子流域和水文响应单元是分布式水文模型对流域基本空间单元的理想划分:对国内外现有的土地利用分类系统进行了适当的凋整和归并.建立了基于水文响应研究的土地利用分类系统,将土地利用分为9个Ⅰ级类和21个Ⅱ级类:土地利用/覆被变化情景分析的常用方法有参照对比法、历史反演法、模型预测法、极端土地利用法、土地利用空间配置法等。

机载小型液冷源技术研究

文中综述了机载小型液冷源的国内外发展情况及工程应用前景,针对3个关键技术即冷却体制及载机环境问题、冷却单元(Heat Removal Unit,HRU)控制问题和分流问题,运用计算仿真与试验测试相结合的手段,进行了针对性的论述,形成了相应的解决思路和方案。在理论探讨和实践探索的基础上,提出了机载小型液冷源在现有商用货架技术条件下的实现方法,并形成了相应的研究成果。

SWAT模型非点源污染模拟对空间单元划分的响应

流域空间离散化是SWAT等分布式非点源污染模型的基础,不同的空间单元划分方案会对模型模拟结果产生影响。为合理配置SWAT模型非点源污染模拟中的空间单元划分方案,以太湖地区中田舍流域(42km2)为研究区开展研究:根据汇流累积量阈值和土地利用-土壤-坡度分级面积阈值设计25种子流域(SUB)-空间响应单元(HRU)划分方案,其中以真实河网提取阈值、HRU面积阈值为0%-0%-0%作为基准方案进行日尺度模型率定,并利用该套模型率定参数探讨SWAT非点源污染模拟对空间单元划分的响应。结果表明:模型率定期径流、泥沙、总氮和总磷Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.575,0.671,0.483和0.758,模型可以较好表达流域过程;不同的空间单元划分通过对土地利用类型的筛选以及流域过程相关参数的改变影响污染物模拟结果,且模拟结果对HRU划分的敏感性高于子流域划分。因此,利用SWAT进行非点源污染模拟时,应在保证径流、泥沙模拟精度的基础上,进行尽可能详尽的HRU划分(如土地利用-土壤-坡度分级面积阈值分别为0%-0%-0%或0-5%-5%),以更好体现流域空间异质性,避免过粗的HRU集总带来模拟结果的失真,而子流域划分则选取能体现真实河网的适中阈值以体现子流域空间异质性即可。

延河流域景观格局与生态水文过程分析

延河流域作为典型的黄土高原丘陵沟壑区，水土流失是最主要的生态环境问题，其生态环境治理能为整个黄土高原生态恢复重建提供典型范例，因此评价延河流域景观格局变化对水文过程的影响，对流域景观格局与水文过程的研究具有重要的科学价值和现实意义。本文通过利用SWAT模型模拟的延河流域的41个子流域的水文响应单元，建立延河流域的“源～汇”水文响应单元景观格局指数，通过计算不同地形条件下水文响应单元随着坡度变化的面积累积百分比，构建了新的“地形一水文响应单元（Slope．HRU）综合景观指数”。并与SWAT水文模型所模拟获得的子流域径流量、产沙量进行相关性分析，评价“地形-水文响应单元（Slope．HRU）景观指数”对水文过程的表征能力和适用性。结果表明：在子流域尺度上Slope．HRU景观指数和产沙状况存在明显的区域分异规律，而且R值空间变异情况基本上与产沙量的空间变化规律相反，即R值呈现由南向北，由东向西递增，而产沙量由南向北，由东向西递减。R值与年产沙量在数值上呈显著相关关系，相关系数为．0．60；再将Slope．HRU景观指数与所选取的7个常用景观格局指数相结合，构成新的综合景观指数，发现它们与子流域的产沙量耦合关系明确，均显著负相关，相关系数绝对值范围为0．43～0．63。

WASSI-C生态水文模型响应单元空间尺度的确定——以杂古脑流域为例

模型基本单元空间尺度的确定是大尺度生态水文模型应用的前提,也是提高模型模拟精度的关键。该文以长江流域岷江上游的杂谷脑河上游流域为例,通过设置最小流域面积阈值,构建不同的水文响应单元划分方案,探讨生态水文模型WASSI-C响应单元的最佳空间响应尺度。结果表明:模型响应单元空间尺度的变化对模型精度有显著影响,模拟效果存在随响应单元划分面积阈值增加先提高再稳定的趋势,面积阈值小于85km2时,模型的模拟效果较好。此外,面积阈值小于85km2时,模型模拟的水、碳循环变量验证的拟合相关性系数和效率系数均趋于稳定,因此可以将模型水文响应单元流域划分的面积阈值确定为85km2。基于这一尺度的模拟与验证研究,分析了WASSI-C模型中关键变量设置对模拟结果的影响。

洞庭湖流域分布式水文模型

流域出口径流观测序列是水文模型参数率定重要依据,不受水文站控制区域的模型应用是水文研究关注点之一。首先根据水文站观测资料建立洞庭湖流域四水控制站之上基于水文响应单元的分布式水文模型,在此基础上结合实验、同质移植和虚拟水库等方法,将分布式水文模型拓展到包含无径流站控制区域的丘陵区间和平原圩垸区,最终实现了洞庭湖全流域水文过程模拟。结果表明:在较完备土壤、地形、土地利用等空间数据支持下,通过合理的流域划分和水文响应单元定义,建立的流域分布式水文模型可以较好地在水文响应单元尺度反应降水发生后蒸散、地表径流、土壤和地下水的响应特征。而基于观测实验及基流分割等方法获取的关键水文过程特征对模型参数优化的认识,可以提高模型参数率定效率,在较少优化迭代运算后既可使月径流模拟的效率系数NSE和确定性系数R2值高于0.81(日过程高于0.62)。借助参数同质移植和虚拟水库解决了区间和圩垸区无控制站区域水文过程模拟。在全流域水文过程的模拟中,基流指数和蒸散比例与实际过程具有较好的一致性。说明相关参数较好地反映了其物理机制,具备在相似气候及下垫面条件区域进行同质移植的基础,圩垸区径流交换采用虚拟水库的处理方式也合理可行。