半湿润半干旱流域降雨径流关系及下垫面相似性

以半湿润半干旱地区的5个流域为研究对象,建立并综合各流域降雨径流相关图,发现其中3个地理位置相距较远的流域可以采用一个共同的降雨径流关系图描述,误差在许可范围内且精度等级在乙级以上。采用相似性指标、相对均方根误差和地形指数分布曲线综合定量评价流域的下垫面条件,发现这3个流域的下垫面条件较为相似。结果表明,下垫面条件较为相似的流域,尽管地理位置相距较远,仍可以用一个共同的降雨径流相关图描述;相对均方根误差和地形指数分布曲线更适用于评价半湿润半干旱流域下垫面条件的相似性。

半湿润半干旱流域空间组合模型研究

在半湿润半干旱地区,下垫面条件复杂,产流机制混合多变,而现有的水文模型由于其固定的结构和模式,无法灵活地模拟不同下垫面特征的洪水过程.本文利用CN-地形指数法将流域划分为超渗主导子流域和蓄满主导子流域.将新安江模型(XAJ)、新安江-Green-Ampt模型(XAJG)和Green-Ampt模型(GA)相结合,在子流域分类的基础上构建空间组合模型(SCMs),并在半湿润的东湾流域和半干旱的志丹流域进行检验.结果表明:东湾流域的参数由水文模型来主导;而志丹流域的参数受主导径流影响很大.在东湾流域,偏蓄满的模型模拟结果优于偏超渗的模型,且SCM2模型(XAJ和XAJG的组合模型)的模拟效果最好(径流深合格率为75%,洪峰合格率75%);而SCM5模型(GA和XAJG的组合模型)在以超渗产流为主的志丹流域模拟最好(径流深合格率53.3%,洪峰合格率53.3%).在半干旱半湿润流域,SCMs模型结构灵活,在地形和土壤数据的驱动下,具有更合理的模型结构和参数,模拟精度较高,适应性较强.

半湿润半干旱地区降雨径流关系的区域规律

以陕西地区汉江流域、渭河流域、北洛河和延河流域等15个典型的半湿润半干旱流域为例,分析了各流域的P+P_a-R相关关系,并对其产流规律的区域性进行探讨。研究结果表明,陕西地区汉江、渭河、北洛河和延河流域的P+P_a-R相关图后半部分与45°直线的夹角总体上呈逐渐增大的趋势,且大多数子流域为混合产流,大部分流域的P+P_a-R相关图的后半部分与45°直线有一定的夹角,其中志丹流域和杏河流域超渗产流占主导,P+P_a-R相关图较一致,但均严重偏离45°线。

CASC2D模型与GSSHA模型在栾川流域的径流模拟

为研究半干旱半湿润流域复杂产流机制下不同模型结构对于径流模拟的影响,选取栾川流域为研究对象,在采用相同的DEM、土地覆盖以及土壤资料的前提下,利用基于超渗产流机制的CASC2D模型以及在其模型结构基础上改Green-Ampt方程为理查德方程计算下渗并增加地下水径流的GSSHA模型对1964—2000年间的8场洪水进行径流模拟。结果表明,GSSHA模型在栾川流域获得较好的模拟效果,除峰现时差外,GSSHA模型在洪峰、径流深模拟以及确定性系数方面均比CASC2D模型有较大提升。

时间步长和产汇流方法对小流域次洪模拟的影响

为研究半干旱半湿润流域复杂产流机制下不同时间步长和产汇流方法对次洪模拟的影响,选取北张店流域为研究对象,对1993～2005年具有代表性的12场次洪降雨径流资料,利用HEC-HMS模型分别以10,15,20 min为时间步长,采用2种方案进行模拟计算并对比分析结果。方案1为初损稳渗法+Clark单位线法;方案2为格林-安普特法+SCS单位线法;河道汇流演算均为马斯京根法,基流计算均为指数消退法,结果表明:时间步长的选取对次洪模拟结果影响较大,两种方案均在15 min时间步长下模拟精度最高,表明时间步长的选取并非是越短越精确。时间步长为15 min时方案1的确定性系数(DC)均值为0.813,方案2的DC均值为0.764,且方案1在洪峰、洪量和峰现时差模拟方面均优于方案2。

基于DEM栅格的分布式BTOPMC模型在水文模拟中的应用

应用一个基于DEM栅格的分布式水文模型BTOPMC(Block-wise use of TOPMODEL)模型进行水文模拟研究。该模型结合IGBP全球陆面土壤覆盖与FAO全球数字土壤组成信息,以栅格为计算单元,进行产流计算;汇流采用Muskingum-Cunge法。为了探讨模型的应用范围,将BTOPMC模型与新安江模型应用于湿润流域与半干旱半湿润流域的水文日径流过程模拟,并采用SCE-UA算法进行模型参数优化。结果表明2个模型均能很好地模拟湿润流域日径流过程,在半干旱半湿润流域BTOPMC模型的模拟效果较差,模型的产流机制需要进一步的完善,以扩大模型的应用范围。

淮河上游分布式垂向混合产流模型及其应用

为更好地了解淮河上游流域洪水产汇流特征,将超渗产流与蓄满产流进行垂向组合构建一套基于栅格的分布式垂向混合产流模型应用于淮河上游流域,并与集总式模型进行对比,以便解决干旱及半干旱半湿润地区的洪水预报问题。结果表明,在未考虑上游水库及土地利用影响的情况下,在淮河上游流域分布式模型较集总式模型应用效果好且参数不确定性低,参数率定期与检验期的平均确定性系数为0.74,合格率为75%,能够为变化环境下淮河流域洪水特征变化趋势及当地水资源规划与流域防洪提供依据。