基于多源数据的山区小流域降水融合模型

为准确获取山区小流域的降水空间分布及其资源量,采用Kriging插值法对低分辨率卫星数据进行空间降尺度处理,通过长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)将局部卫星与观测数据进行降水融合,引入前期降水信息加强卫星与观测降水之间的时间相关性,并利用该模型进行流域降水空间分布估计。结果表明:从空间分布来看,融合模型对暴雨中心位置的捕捉更加精确;从降水量来看,所提模型在短时强降水下的探测率和临界成功指数分别为0.60和0.50,能够改善原始低分辨率卫星降水数据,使其更接近实际情况;从雨量站数量来看,融合降水的精度随着站点数量的增加而提高,当站点数量达到某个临界值时,融合降水的精度趋于稳定。Kriging-LSTM模型为准确获取山区小流域的降水资源提供了新思路。

山区小流域洪水预报实时校正研究

为了解决现有实时校正方法对山区小流域洪水进行校正能力不足的问题,引入K最近邻算法用于洪水预报实时校正。以安徽省沙埠流域为试验流域,构建基于K最近邻算法的实时校正模型,同时采用BP神经网络实时校正法和传统的误差自回归方法,以洪峰相对误差和确定性系数为评价指标,分析各校正模型的校正结果。结果表明:基于K最近邻的实时校正法对确定性系数改善最优,BP神经网络实时校正法对洪峰误差校正更精确;将历史洪水资料纳入学习样本后,基于K最近邻的实时校正法的校正能力将进一步提升。基于K最近邻的实时校正法能够有效避免误差自回归方法对洪峰误差控制较差的缺陷,适应性强,反应灵敏,精确度高,可作为山区小流域洪水预报实时校正的有效工具。

基于AHP和GIS的山区小流域山洪灾害风险区划研究

在广泛收集资料的基础上,对山区小流域山洪灾害风险区划技术进行了研究。以降雨、地形地貌、河流分布等因素提取了危险性因子,以人口、GDP分布和土地利用类型等因素提取了易损性因子,作为山洪灾害风险区划指标,通过层次分析法(AHP)赋予权重,利用加权综合的Arcgis空间叠加方法获得了山区小流域山洪灾害风险区划图。通过实例分析,研究区山洪灾害高风险区主要分布在马贵镇,并且集中在河流两岸。通过与历史山洪灾害点进行验证,风险区划结果精度较高,可为研究区山洪灾害防治和风险管理提供科学依据。

应用SCS模型计算秦巴山区小流域降雨径流

水土保持综合治理通过改变流域下垫面条件影响流域的降雨径流过程,基于土地利用类型、土壤类型等信息数据和流域水文资料,应用SCS流域水文模型对秦巴山区商南县两条对比流域进行降雨径流过程的模拟。结果表明,模型所模拟的径流过程与实测径流过程具有较好的一致性,相对误差小于18%,可以应用于秦巴山区小流域。

武陵山区小流域4种植被类型土壤水分动态变化

以武陵山区小流域马尾松林、枫樟混交林、杜仲林和坡耕地为研究对象,对其7.5、12.0、20.0 cm土层深度在典型降雨前后水分动态变化进行观测与分析,研究了林地土壤水分的日变化规律,从而为林水综合管理、流域科学治理以及森林多功能高效经营等提供科技支持。结果表明:1)所有观测时间内,在7.5和12.0 cm土层深度处,4种植被类型土壤含水量最大的均是杜仲林,其次是枫樟混交林,最低的是坡耕地,土壤水分随深度增加而降低;在20.0 cm土层深度处,杜仲林和枫樟混交林差异不显著,马尾松林与坡耕地差异显著;3个土层深度下,4种植被类型土壤含水量均为杜仲林>枫樟混交林>马尾松林>坡耕地。2)降雨前, 4种植被类型的土壤含水量均比较稳定,只在7.5和12.0 cm处缓慢减少;降水后,4种植被类型的土壤含水量明显增加,增加幅度最大的是7.5 cm的马尾松林,其次是12.0 cm的坡耕地。3)降水前后,4种植被类型的土壤含水量与风速和大气温度均呈负相关关系,土壤的含水量与湿度呈正相关关系。4)综合分析表明杜仲林的土壤含水量最大,其作为生态经济型树种,具有较好的水源涵养能力,可大面积示范推广有利于提高研究区的生态效益。

半山区小流域综合治理模式与可持续发展对策研究——以吉林省柳河县圣水小流域为例

根据圣水小流域自然和社会经济状况以及区域可持续发展的要求,以圣水小流域为主体进行试验与示范,开展了半山区小流域综合治理模式与可持续发展对策的研究。在此基础上形成了半山区综合治理模式———低山区模式、丘陵台地区模式和河谷平原区模式,同时提出了半山区的可持续发展对策。圣水小流域综合治理在控制水土流失和涵养水源方面初见成效并且取得了显著的经济效益,实现了半山区小流域开发建设中经济效益、生态效益和社会效益的协调与统一,在半山区及其类似地区有良好的应用前景和推广价值。

山区小流域生态恢复研究进展

山区小流域恢复是一项复杂的系统工程,山区流域生态恢复的对象是山区流域生态经济系统,目前国内已开展山区小流域生态恢复的理论和实践研究。从生态恢复的理论基础、实践过程、生态恢复的条件和目标,以及生态恢复的生态效应方面进行讨论,以期对目前的研究有所帮助。

山区小流域农业产业结构调整策略——以重庆市开县石碗溪小流域为例

以重庆市开县石碗溪小流域为例,分析与预测其土地利用及农业各产业投入产出状况,并提出该流域土地利用和产业结构调整策略。

基于山区小流域生态修复分析

山区小流域生态被破坏后再进行修复需要耗费大量的人力物力与财力,因为其恢复的是山区流域原有的生态系统,就目前而言,国内对于此开展的相关研究已取得一定成果,本文对此进行分析与研究,对小流域的生态环境问题进行分析,提出对此的具体治理技术或者预防措施,为山区小流域综合治理的研究者提供参考与借鉴。

基于洪水过程的山区小流域洪水预警研究——以四川省白沙河流域为例

受地形地质条件复杂和局部气象条件多变的影响,山区小流域在经历了短历时强降雨后,常会诱发突发性洪水,加上山区水文基础资料缺乏,使得洪水预警指标难以确定。通过构建分布式水文模型,基于不同重现期降雨量,考虑土壤含水量变化对洪水过程的影响,提出了一种适用于无资料地区的临界雨量确定方法,并将该方法应用于四川省白沙河流域实际研究。结果表明:土壤含水量对洪水起涨过程具有明显的影响,在100 a一遇(374.27 mm)、50 a一遇(330.01 mm)、20 a一遇(270.67 mm)、10 a一遇(224.84 mm)4种设计暴雨情景下,土壤饱和条件下到达警戒流量时间比土壤最干燥条件下分别提前了0.41,0.35,0.55,0.63 h;临界雨量在土壤饱和条件下为190.02 mm,在最干燥条件下为207.46 mm;当达到临界雨量时应及时撤离杨柳坪至下游处30.85 hm 2范围内的所有人群。研究成果可为其他类似无资料地区及时预警山洪灾害、减少损失提供参考。

重庆市山区小流域耕地土壤养分分布特征

为给山区土地资源的合理利用以及土壤肥力现状评价提供科学依据,采用小流域实地采样到实验室测定分析,对小流域耕地全氮、全磷、全钾、速效磷、速效钾、有机质和pH共7个养分指标进行统计分析,总结其土壤养分分布特征。结果表明:1)研究区土壤速效磷与速效钾相对缺乏,建议在农业生产中增施磷肥与钾肥;土壤大部分属于中强酸到强酸性土壤,种植应尽量选择喜酸、耐酸性作物。2)研究区土壤全钾、速效磷、速效钾含量表现为流域底部>流域中部>流域顶部,土壤养分含量随坡度变大而呈降低的大致趋势,因此在流域海拔高、坡度较大地区应注意防止和减轻水土流失。3)研究区土壤养分的变异系数均较高,且在不同耕地条件下,所有养分指标的变异系数均为旱地大于水田,在平时耕作中应注意加大翻耕力度,促使土壤养分均匀化。

基于水文水动力耦合模型的山区小流域洪水预报

开展无资料地区洪水模拟研究具有重要意义。针对于无资料地区洪水预报的挑战性,以我国东南沿海典型山区小流域—梅溪流域为例,构建了山区水文-城区水动力耦合模型。山区水文模型经河道计算流量率定后,模拟了2016年“莫兰蒂”台风场景下的城区洪水淹没过程。结果表明,模拟最大淹没水深结果与城区17处洪水淹没痕迹吻合较好,验证了耦合模型的适用性。分析了“莫兰蒂”台风场景下重点区域的淹没水深与历时。此外,根据不同重现期的设计降雨,分析了城区淹没水深与淹没范围。同时,重现期越大,城中心区域洪水滞后时间越短。

降雨移动方向对山区小流域洪水过程的影响

为分析降雨移动方向对山区小流域洪水过程的影响,结合流域地表径流汇流路径特点,基于物理概念的流域分布式水文模型,通过设计不同雨强下多种降雨移动方向工况,对比研究了各种工况对山区小流域洪水过程的影响。结果表明,降雨移动方向对流域洪水过程的影响主要表现在洪水峰值的差异上。在相同雨强和降雨量下,降雨沿着流域汇流路径减少的方向移动会比沿其相反路径移动产生更高的洪水峰值。在相同雨强和降雨移动速度下,流域内降雨移动的路径越长,形成的洪水峰值越高。随着降雨移动方向的改变,较低雨强(120 mm/h)模拟得到的洪峰也可能高于较高雨强(180 mm/h)模拟得到的洪峰。结合降雨的移动特征,流域的地形形状和汇流特点共同控制了降雨移动方向对径流过程的影响。

云南山区小流域生态环境研究进展

生态环境状况是区(流)域可持续发展的核心和基础,云南是中国6大河流的水源区,生态环境复杂多样而高度脆弱。在界定小流域概念的基础上,概括了云南小流域自然地理特征,并对其生态环境研究现状进行综述。结果表明:目前针对云南小流域生态环境研究,研究区主要集中东川地区,研究范围单一;研究主题以流域水文效应、土壤侵蚀和水土流失、自然干扰以及生态修复和治理等为主,总体处于起步阶段;各个主题的内容以现象描述和原因分析为主,缺乏相应的对策研究;研究技术与手段以野外观测和实验为主,缺乏模型及多学科手段。因此,未来研究除加强以上不足的研究外,还应注重:加强“局部—整体—综合”研究;改善观测技术与方法;从景观格局配置角度,对生态环境存在的问题提出针对性措施。

北京市山区小流域主沟道水文地貌调查与分级

以北京山区小流域主沟道为研究对象,研究小流域主沟道水文地貌调查要素及分级方法。以沟道河床、河岸及缓冲带、河滩地、河流整体为主要调查与评价因子,将北京山区小流域主沟道水文地貌划分为极好(Ⅰ级)、好(Ⅱ级)、中等(Ⅲ级)、差(Ⅳ级)、极差(Ⅴ级)5个等级,并对开展水文地貌修复工程的7条小流域和全市567小流域主沟道进行分级,结果表明:全市山区567条小流域,调查主沟道总长度为4 258 km,属于Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级的沟段长度比例分别为64.85%、14.02%、9.56%、8.76%和2.81%,其中Ⅱ级及以上的沟段长度占到总长的78.87%。研究成果将为北京市及全国河流水文地貌生态修复、生态清洁小流域建设提供重要参考。

湿润地区山区小流域水文模型应用与比较

将新安江模型、萨克拉门托模型及TOPMODEL应用在3个不同的湿润地区山区小流域,将洪峰相对误差及峰现时间误差作为预报精度主要评价指标,分析不同水文模型在各流域的精度及适用性。结果表明:在南阳河流域,新安江模型略优于另外两种模型,但3种模型总体精度均不高;在雾渡河流域,新安江模型精度较高,萨克拉门托模型次之,TOPMODEL精度最低;茅坪河流域资料匮乏,仅有的6场洪水全部用于模型率定,3种模型均能达到预报精度要求。综合比较后发现,新安江模型在3个研究流域预报精度最高。

东南沿海山区小流域突发地质灾害动态风险评价与应急预警

降雨作用下山区小流域突发地质灾害动态风险评价与应急预警是值得探讨的研究课题。选择浙中丘陵山区衢江区铜山源典型小流域为研究区,基于风险评价理论和模糊数学方法,构建降雨作用下山区小流域突发地质灾害动态风险预警模型,以典型代表性降雨事件为实例,以动态风险水平为预警判据,开展研究区地质灾害动态风险评价,指导区域地质灾害应急防灾。实例验证表明:在"2011·6·19"代表性降雨事件下,研究区地质灾害动态风险水平划分为极低、低和中3级区,对应于应急预警Ⅴ级、Ⅳ级和Ⅲ级区,以此有效指导分区地质灾害应急处置和防灾;而且经实际地质灾害发生情况检验与验证,本次新发生点位于地质灾害动态风险中级(应急预警Ⅲ级)区,可见动态风险水平分区评价是合理可靠的;通过降雨作用下山区小流域突发地质灾害动态风险评价可以有效指导区内地质灾害应急预警和防灾处置,具有积极的指导和实践意义。

云南高原湖泊山区小流域水环境治理对策

云南高原湖泊山区小流域是湖泊重要的生态屏障和主要的清洁水源涵养区,随着社会经济的发展,其水环境呈现日益恶化趋势。以抚仙湖山区小流域的典型代表尖山河为例,在对其水环境现状及其污染成因分析的基础上,从林业生态建设、水土流失防治、农业面源污染控制、农村环境综合整治、主河道入湖河水净化等方面探讨了小流域水环境治理的对策。

基于土壤水量平衡法的山区小流域地下侧向流时空特征分析

利用研究区2007年~2009年9个不同坡位监测断面的高频土壤水分监测数据,结合降雨、蒸散发和土壤水分数据,提出一种基于土壤水量平衡关系的地下侧向流识别方法,并用于地下侧向流发生频率及其时空格局的系统分析,同时分析了影响地下侧向流时空特征的环境因素。结果表明,地下侧向流的形成受到降雨特征的影响,而在持续时间短或总降雨量大的降雨事件中,地下侧向流事件更易发生;一次小型降雨中,集水面积和坡度等地形因素引起了地下侧向流发生频率的空间异质性;在修正了不同监测断面土壤水分传感器数量的影响后,土壤水量平衡法与非连续土壤水分响应方法得出的地下侧向流频率结果具有很强的相关性(R 2=0.94)。