分布式水文模拟汇流方法及应用

对于必须考虑汇流过程的分布式水文模型而言 ,其汇流模型可以分解为三个层次来讨论 :第一个层次是单元划分 ;第二个层次为汇流路径 ;第三个层次则是基于该汇流路径的汇流演算模型。基于栅格的分级运动波汇流模型是根据栅格DEM的网格单元水流流向来划分栅格等级 (汇流带 ) ,然后应用运动波模型进行逐级汇流演算。文中从可操作性的角度对栅格分级方法和运动波汇流模型进行了分析讨论 ,最后根据潮白河流域 1 981～ 1 990年资料进行了日径流过程模拟分析 ,说明该方法在理论上是合理的 ,并在应用中取得良好的模拟效果。

雅鲁藏布江流域的分布式水文模拟及径流变化分析

针对雅鲁藏布江流域,依据100m网格的数字高程模型DEM,基于分布式水文模型GBHM原理,构建了3km网格的分布式水文模型。模型采用次网格参数化方法处理了网格内水文参数的非均一性,并完整地模拟了1960～1998年的水文过程。结果表明,模型较好地模拟了河道的径流过程,并可根据模型模拟的结果分析流域径流等水文要素的变化趋势。

基于VIC模型的拉萨河流域分布式水文模拟

通过构建大尺度分布式VIC(variable infiltration capacity)模型,对拉萨河流域的水文过程进行了模拟,并以拉萨水文站为控制站点对模型进行率定和验证.结果表明:日尺度上,率定期和验证期的Nash-Suttcliffe效率系数(ENS)、确定性系数(R2)、相关性系数(r)基本都在0.80以上;月尺度上,3个指标达0.90以上;空间上,网格水量相对误差都小于1%.表明VIC模型能够较好地应用于拉萨河流域,适用性较好.VIC模型的构建,为研究气候变化对拉萨河流域水循环的影响奠定了基础.

NCEP气象数据在大清河流域分布式水文模拟的适用性研究

SWAT水文模型在国际上得到了广泛的应用和推广,并在国内的多个研究区域已经得到了验证。但作为模型输入的气象数据,其精度和空间分布对SWAT模型的模拟结果有显著影响。位于我国北方地区的大清河流域,流域面积为45131 km^(2),全国国家级气象台站仅有2个站点位于流域内部,6个站点分布在流域周边,无法为分布式水文模拟提供充足可靠的气象数据支撑。采用美国国家环境预测中心(NCEP)的全球气象数据为SWAT模型提供输入,并对NCEP数据在大清河流域水文模拟中的适用性进行定量评价。结果表明,降雨数据是否准确对径流模拟的影响最为显著,NCEP数据在大清河流域的适用性较好。

降雨时空分辨率的尺度变化对分布式水文模拟影响的分析研究

结合不同降雨时间和空间尺度,以浑河流域沈阳站为研究区域,并结合静态和动态两组参数定量分析降雨时空分辨率变化对分布式水文模拟的影响,成果表明:降雨时间分辨率对分布式水文模拟影响较为敏感,降雨输入时间越短,其模拟精度越高,而降雨空间分辨率对分布式水文模拟精度影响程度较低。研究成果对于明晰降雨时空尺度变化对分布式水文模拟影响提供重要的参考价值。

基于SWAT模型的格尔木河上游分布式水文模拟和径流预测

研究格尔木河流域水文循环过程并预测未来流域水资源的变化特征,对地区生态环境保护和下游盐湖矿产资源可持续开发利用具有重要意义。选取格尔木水文站以上区域构建SWAT(Soil and Water Assessment Tool)分布式水文模型。采用大气同化数据集为气象驱动,联合区域内纳赤台和格尔木水文站的实测月尺度径流数据进行参数的率定和验证。在率定期和验证期内,纳什效率系数、确定性系数和相对偏差系数均达到了良好的标准,表明SWAT模型在格尔木河高寒山区流域水文过程模拟中具有较好的适用性。研究表明流域降水量偏少,地表径流量、壤中流量与降水量的变化趋势具有较好的一致性,降水量年际变化中蒸散发量为主要消耗量,占40.26%。根据未来气候预测模型RegCM4.6,预测路径浓度RCP2.6、RCP4.5和RCP8.53种情景下格尔木河未来40年径流量呈增加趋势。3种情景下的年平均径流量较基准期(2006—2018年)分别增加了7.63%、11.01%、15.96%;随着温室气体排放浓度的增加,径流量呈现出增加趋势,特别是夏秋季增幅较大。短时间内径流量增大可能会引发格尔木市洪涝灾害,破坏盐湖企业生产设施;但若将洪水资源进行调控和利用,不仅防范了洪涝灾害,同时也利于解决盐湖企业日渐增大的用水需求难题。

基于GIS/RS的流域水文过程分布式模拟——Ⅱ模型的校检与应用

GIS/RS是流域水文过程分布式模拟的重要技术支撑。结合泾河流域的实例研究,探讨了GIS支持下,基于栅格DEM流域水文特征的获取,降水、气温等资料的空间插值,以及土壤、植被等下垫面信息在水文模拟单元上的耦合。在此基础上,应用分布式水文模型对泾河流域的水文过程进行模拟。结果表明:所建模型结构上是合理的,在产流计算中泾河25个子流域在水量平衡方面误差均小于5%。潜在蒸发的模拟在趋势上与实测过程基本一致。径流模拟在4个检验站点上与实测过程的相关系数达到0 84～0 93。模型基本能够满足水资源规划与管理的需要。

飞来峡流域基于栅格DEM的分布式水文模拟

基于栅格DEM的分布式水文模型能利用DEM提供的流域地形,包括流域边界、坡度、坡向、河网等特征信息,充分考虑下垫面条件的不均匀性及空间尺度相耦合性.以集水面积34097km2的飞来峡水库流域为例,利用SRTM90m精度的DEM资料提取流域特征信息和划分水系和子流域,采用基于栅格DEM的分布式水文模型来计算每个栅格的产汇流,河道汇流采用马斯京根法,参数率定采用SCE-UA优化算法.结果表明:一个结构简单、物理过程明确、参数较少的栅格DEM分布式模型可以被用于大中型流域的水文模拟,以更好地利用流域地形特征信息和描述流域水文过程.

基于DEM的汉中流域水文过程分布式模拟

选择汉江上游的汉中流域为研究对象,在基于栅格DEM流域水文特征的获取和降雨空间插值的基础上,建立了基于TOPMODEL的松散耦合型结构的分布式水文模型。应用该模型对汉中流域的水文过程进行模拟,结果表明:该模型的模拟精度与集总式TOPMODEL和集总式三水源新安江模型基本相当,而且能够得到流域内部产汇流的分布状况等信息,基本上能够满足流域水资源规划与管理的需求。

区域尺度分布式水文模拟的时空分辨率

基于数据实验,就区域尺度分布式水文模拟中时空分辨率匹配问题进行讨论,就分布式水文建模中时空分辨率匹配问题提出建议。结果表明:低分辨率高程数据在区域水文要素空间离散过程中,导致边界错位、高程趋于集中、坡度变缓、河网稀疏失真等不良后果,在区域水文模拟研究中,应根据不同时间尺度对应的科学计算需求,选择适宜的空间分辨率数据进行模型平台构建。

基于非线性系统理论的分布式水文模型

提出了一种基于水文系统理论的分布式水文模拟方法,它将集总的水文非线性系统模型通过GIS平台,结合单元水文模拟,拓展到分布式流域水文模拟。它既具有分布式水文概念性模拟的特征,同时又具有水文系统分析适应能力强的优点。实例分析表明:在黄河板桥流域,通过考虑时变增益因子G的空间变异性,该模型吸纳了局部高强度降水信息,对分布式空间降水输入能够产生积极的响应,获得了比集总模型更好的峰值模拟效果;在华北潮白河流域,通过分析不同森林覆盖率下的G值变化曲线,初步揭示了潮白河流域土地利用变化的水文响应趋势,即在相同的土壤湿度条件下,随着森林覆盖率的增加,G值呈减小趋势,地表产流能力降低。

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。

分布式水文模型在流域水资源量趋势演算中的应用

采用SWAT分布式水文模型分析计算流域水资源量变化趋势,并以伊通河流域为例,分析伊通河流域1993-2008年在水资源量变化情况及演变趋势。并得出以下结论:从1993-2001年,研究区域地表水资源量有减少趋势,减小幅度为12%左右,由于地下水开采量逐年增加,地下水水位下降,疏干面积增加,降水入渗补给量及地表水体补给量增加,地下水资源量有增加趋势,这9年间是伊通河流域地下水资源情势变化较大的时期,2001年以后,伊通河流域地表及地下水资源变化幅度较小,趋于平稳。

VIC模型在大洋河流域水量时空分布式模拟研究

随着计算机技术和地理信息技术的快速发展,分布式水文模型被广泛用于流域水文分布式模拟,为此,文章引入分布式水文模型VIC模型,以大洋河沙里寨水文站以上集水区域作为研究流域,定量模拟了大洋河流域2000~2010年水量的时空分布。研究结果表明：VIC模型在大洋河流域具有较好的模拟精度,模拟的径流深相对误差小于4.9%,确定性系数达到0.81以上,大洋河流域径流深空间分布总体上呈现南大北小趋势,和流域降雨空间分布呈现一致性。研究成果对于大洋河流域径流深空间分布模拟以及流域水资源评价提供参考价值。

传统新安江模型在流域分布水文模拟中的应用

结合传统新安江模型的特点,基于DEM数据,借助GIS空间分析功能,提出了采用流域—产汇流分区—单元面积的流域空间离散法,给出了模型参数空间化的方法,以期使该模型更好地适应流域分布式水文模拟。

基于地图计算的流域水文过程模拟——以太湖流域上游西苕溪流域为例

利用 PcRaster 的环境动态模拟语言，基于地图运算和网格之间水流运动的模拟，开发了水文过程模拟模型，选择 太湖流域上游的西苕溪流域进行试验，用实测资料对模拟结果进行了验证，结果表明模型模拟结果与实际是符合的．本 模型可以用于流域的物质迁移、污染物迁移、人类活动的环境影响变化等的模拟．在此水文过程模拟的基础上，只要叠加 网格上的物质产出率，就可以很容易得到子流域出口的物质通量的变化和其在流域上的空间分布，集成各个子流域过程， 就可以得到流域出口断面的物质通量的变化．

国家山洪灾害监测预报预警平台建设

2010年以来,全国开展了大规模山洪灾害防治项目建设,初步建立了自动监测预警系统与群测群防互补的监测预警体系,有效增强了基层山洪灾害防御能力。中国水利水电科学研究院在项目实施中,采用大数据和云计算理念,基于分布式水文模拟技术建设了国家山洪灾害监测预报预警平台,有助于实现山洪灾害监测预警向精细化预报预警的转变,对我国山洪灾害防御工作具有重要意义。平台建设取得的主要成果为:(1)提出了全国山洪预报预警模型基本框架。基于全国小流域基础数据集,综合考虑地形地貌、气候及水文地质区域特征,参考省界和自然地理区划,将全国划分为132个预报预警集群和5245个模型(平均面积1643km^2),涉及53万个小流域(平均面积16km^2)和368万条沟道河流,覆盖国土面积862万km^2,为不同自然地理格局下参数区域化提供依据,实现缺资料地区洪水预报预警。

韩江下游水资源合理配置与管理初探

水资源配置经常要面临不同层次、不同目标、不同用户间的相互竞争,甚至相互冲突,为解决此类问题,需构建水资源配置模型,先用水文模拟模型进行流域水文模拟,分析流域水资源配置的各影响因子,将重要影响因子输入配置模型,配置模型根据环境、效率、公平等原则提出流域水资源配置方案,最后将方案输入水资源配置评价模型进行分析,评估流域水资源配置方案对流域可持续发展的影响程度,并依此做出合理的水资源配置。以韩江下游为例,对构建韩江下游流域水资源配置模型进行计算、模拟和评价,结果显示,可用水资源配置模型进行合理的水资源配置。

面向流域系统的生态需水量整合研究

水库(群)的运行调度对坝址下游水文情势产生一定影响,维及到下游河流廊道及与河道存在水力联系的生态系统生态用水安全.为保障下游生态用水,需对水库(群)进行生态调度;而生态需水及其整合计算是其关键支撑.生态需水整合的核心是在对各类生态需水进行评价的基础上,以流域/区域水循环及其伴生水生态过程为主线,将各类生态需水整合成满足水资源配置或调度要求的水量过程.本文结合水库(群)生态调度实践需求,以各类生态系统的生态需水规律及水力联系为基础,整体提出流域生态需水的整合模式;在分布式水文模拟技术的支撑下,构建了生态需水整合模型;并就南水北调西线一期工程雅砻江流域的生态需水及其整合计算进行了研究.结果表明,上述整合模式有效结合了各类生态系统生态需水在时空上的水力联系,与基于集总式水平衡分析的生态需水整合模式相比,克服了多时空尺度上生态需水水源及生态供水难以得到有效保障的不足,可满足水库(群)生态调度的需求.