新安江-海河模型在阜平流域的应用

对新安江模型进行了完善,得到了全新的新安江-海河模型,分别运用新安江模型和新安江-海河模型,对1958—2004年阜平流域进行了产汇流模拟。结果表明:不管是新安江模型还是修正后的新安江-海河模型,模拟精度都比较高,尤其是在洪水分年代与分量级模拟时,但是新安江-海河模型中各个参数的取值更能反映实际的产汇流情况,模型结构更加完善。

基于时空变源分布式模型的流域洪水复盘分析方法——以海河流域北三河系“23·7”较大洪水为例

海河流域北三河系覆盖北京、天津、河北三省(直辖市),其防洪安全事关当地社会经济发展。为有效应对气候变化影响下极端暴雨频发所带来的洪水防御新挑战,提出了一种时空双维度流域性洪水复盘新思路,以“23·7”北三河系较大洪水为例,通过构建时空变源分布式水文模型结合暴雨时空统计分析对全河系洪水的发生、发展过程进行了模拟。模拟结果的确定性系数均大于0.7,洪峰相对误差均小于5%,所建模型可以较好地表征此次洪水的产流机制变化。分析发现,此次洪水过程中北运河流域产流以蓄满产流机制为主,潮白河流域产流则蓄满及混合产流两种机制均有体现,特别是靠近降雨集中区的山区平原过渡地带表现出明显的混合产流机制。建议在未来进一步完善流域防洪体系,重点提升该区域的水雨情监测能力。所提出的时空双维度下的流域性洪水复盘分析方法可为今后其他流域级洪水模拟复盘提供技术参考。

海河流域水-能-碳系统耦合协调发展及驱动因素研究

水、能资源短缺及碳排放超标是制约区域经济转型升级和生态文明建设的主要障碍,探究水-能-碳系统耦合关系是实现区域绿色低碳发展的重要基础。以海河流域水-能-碳系统为核心,基于组合赋权法和综合分析法,构建流域水-能-碳系统综合评价体系,利用耦合协调度、障碍度和地理探测器模型,探究2000—2021年海河流域水-能-碳系统耦合协调时空演变特征及驱动因素。结果表明:①海河流域水-能-碳系统的综合发展水平总体上呈上升态势,碳排放系统处于最高位水平,评价指数多年平均值为0.45。②海河流域水-能-碳系统的耦合协调度总体上呈现平稳发展特征,发展水平由濒临失调过渡到中级协调阶段。③地表水资源量、污水处理能力、经济发展水平、产业结构、政府调控能力和居民生活水平是制约水-能-碳系统发展最大的障碍因子和外部驱动因素。研究结果可为促进海河流域经济社会全面绿色转型和可持续发展提供理论支撑。

新安江-海河模型在烟台市典型流域的径流模拟

为建立适用于烟台市半湿润地区的水文模型,考虑流域水文特征及下垫面条件的影响,采用新安江-海河模型对2011-2018年烟台5个典型流域进行径流模拟。2014年起烟台连续3年干旱,河道干涸,径流量与2014年前相比大幅减少。考虑到干旱的影响,采用Mann-Kendal检验法对年径流序列进行突变检验,确定2014年为年径流突变点,将模拟序列分为2个时间段。结果表明:径流过程分段模拟之后,新安江-海河模型在烟台市典型流域的径流模拟精度较高,参数取值较为合理,模型能够反映实际的产汇流情况,有较好的适用性。

新安江-海河模型在清漳河流域的应用

针对北方河道洪水初期比较干枯的情况,以及人类活动对产汇流影响等特点,文中采用修订的新安江-海河模型应用于清漳河流域,对匡门口站多年洪水资料进行产汇流模拟。结果表明,在考虑了海河流域的特性,新增地下水和河道初损等参数的新安江-海河模型达到了预报精度,参数取值合理、模型结构较完善,径流量合格率高于洪峰的预报结果符合清漳河流域的特性,可以将径流量预报进行实际应用。

新安江-海河模型的构建与应用

为研究海河流域下垫面变化对洪水的影响,对新安江模型进行修订,得到新安江-海河模型。选择海河6个典型流域作为研究对象,分别用新安江模型与新安江-海河模型进行产汇流模拟计算,结果表明:洪水分年代、分量级模拟精度较高,但此时新安江模型参数取值不合理,SM值偏大;新安江-海河模型与新安江模型精度相当或稍有提高,参数取值更加合理。

应用新安江-海河模型研究下垫面变化对设计洪水的影响

为了探明流域产汇流参数变化特征及其演变机理,分析流域下垫面条件变化对设计洪水的影响.通过新安江海河模型研究卫河流域代表区下垫面变化情况,采用综合线性权重法对元村集站设计洪水资料系列进行一致性修正.结果表明:自由水蓄水容量、河网水流退水系数、地表填洼蓄水能力和地下水库出流初始水深这4个参数在1980年后都变大,可见代表区下垫面1980年前、后发生了明显的变化,导致流域内径流量大幅减少;合河—新村—五陵区间在1980年前15场洪水和1980年后32场洪水的预报径流深合格率都超过80%,达到乙等精度;元村集站最大5日洪量修正后比修正前平均减小27.1%;最大15日洪量修正后比修正前平均减小25.4%;最大30日洪量修正后比修正前平均减小23.0%.本研究可为水利工程的建设规模的确定提供科学依据,保障地区的防洪安全,满足人民生活和生产用水需求.

基于新安江水文模型的东江流域枯水径流模拟

为了探讨新安江流域水文模型模拟流域枯水径流的可行性及精度,采用该模型对东江流域中的4个子流域进行日径流过程模拟.在采用常规的评价指标对模拟结果进行初步分析的基础上,以描述枯水径流特点的枯水特征值,例如连续多日最小平均流量、基流分割结果、枯水期模拟结果和流量历时曲线等为研究对象,探讨该模型模拟枯水径流的能力.4个子流域的研究结果表明,不论对于常规的评价指标,还是枯水特征值,用新安江流域水文模型来模拟枯水期的流量均能达到较高的精度,因此可采用该模型进行东江流域枯水径流的预测.

栅格新安江-地表地下双人工调蓄分布式水文模型

为了提高地表地下双重人类活动干扰下的流域洪水模拟精度,基于调蓄水库概念提出了考虑地表水利工程和地下水超采影响下的网格化降雨径流模拟方法,通过在栅格新安江模型基础上引入地表地下双调蓄模块,构建了栅格新安江-地表地下双人工调蓄分布式水文(GXAJ-DAR)模型,将该模型同半分布式新安江-海河模型在海河的典型流域清水河流域进行了验证比较。结果表明:GXAJ-DAR模型在清水河流域的模拟精度高于新安江-海河模型;基于栅格的双调蓄结构能根据水利工程控制区域和地下水埋深的实际空间分布对地面和地下径流人工调蓄过程进行准确模拟;GXAJ-DAR模型对自由水蓄水库蓄水容量参数的取值较新安江-海河模型更加合理,能有效提高清水河流域的洪水模拟精度。

基于新安江模型的曲江流域水文模拟研究

水文模型在水文理论研究和实践中具有重要意义。将曲江流域西山水文站以上区域作为研究对象,分析了新安江模型在该区域的适用情况。结果表明:新安江模型在曲江流域模拟效果良好,Nash效率系数多在0.7以上,水量平衡误差也基本控制在±10%以内;资料序列的长度对模拟效果影响显著,长序列资料的峨山站和西山站模拟结果明显优于短序列的大矣资站和马家庄站;新安江模型能较好适用于我国南方山区,对研究变化环境下水文过程的响应具有良好的适用性。

新安江-海河模型在清漳河地区的应用分析

为探究新安江-海河模型在漳卫南流域降雨洪水模拟的适用性,基于新安江-海河模型,选取位于漳卫南运河上游半干旱地区的清漳河流域作为研究区,对其洪水过程进行模拟;对比实测流量线和模拟流量线,洪峰时间合格率较高、洪水量和洪峰流量合格率一般,表明新安江-海河模型对漳卫南流域的降雨洪水过程模拟有一定的适用性。

海河“23·7”流域性特大洪水复盘模拟

为支撑海河流域特大洪水的决策及预报预警工作,基于实测降水与流量资料,采用新安江-海河模型对海河流域2023年7月发生特大洪水的大清河2个典型小流域——紫荆关流域和漫水河流域进行了洪水模拟,并选取紫荆关流域1996—2020年5场洪水、漫水河流域1953—2016年8场洪水进行了参数率定,选取海河“23·7”流域性特大洪水进行了验证。结果表明:新安江-海河模型对“23·7”流域性特大洪水的模拟精度较高,可反映实际洪水过程,两个小流域洪峰、洪量模拟的相对误差均在20%以内,峰现时间误差均为0 h;相较于受人类活动影响小的紫荆关流域,在受人类活动影响更大的漫水河流域,新安江-海河模型的模拟效果较新安江模型的模拟效果提升更为明显。

用新安江-海河模型分析下垫面变化对设计洪水的影响

为了研究下垫面变化对设计洪水的影响,选择漳卫河南运河河系的安阳流域为研究区,建立考虑下垫面变化的新安江-海河模型,分别用1980年前后的次洪资料对其进行参数率定,根据参数变化来反映流域下垫面的变化:然后采用1980年后的参数重演1980年前的洪水,通过计算出的次洪径流深和洪峰的变化幅度来反映流域下垫面变化对洪水的影响;最后用此变化幅度对典型站设计洪水系列进行修订。结果表明,自由水容量和河网水流消退系数均呈增大趋势,导致同等降水条件下流域内径流深和洪峰明显减小,且洪峰的减小幅度大于径流深的减小幅度。在设计洪水修订时,中小洪水径流修订幅度远大于大洪水的修订幅度。认为流域内地下水开发、水利工程和平原区灌溉工程以及水土保持措施的实施是洪水变化的主要原因。

考虑人类活动影响的改进新安江模型水文预报

为定量描述小水库和小塘坝等人造水利工程对流域产汇流过程的影响,以白山流域为例,引入自由虚拟水库的概念,建立了改进的三水源新安江模型,并应用于八场洪水的预报模拟,对原始和改进的新安江模型的模拟结果进行对比分析。结果表明,小水库和小塘坝对洪峰流量具有滞后作用,改进的新安江模型对白山流域产汇流的模拟较原始三水源新安江模型效果好。

SPARROW模型的传输过程研究——以新安江流域总氮为例

建立新安江流域总氮的SPARROW模型,以土-水传输因子(LDF)表示降雨、坡度、气温3个土-水传输变量的影响,结合农业源、林草地源、生活源3个污染源排放系数,分析总氮经过土-水传输之后到达河道的比例(LDR),由此揭示总氮的非点源污染特征。结果显示坡度的影响在整个流域范围内差异相对较大,LDF为0.86~1.06,因而对3类污染源进入河道的传输比差异亦较大。综合考虑3个土-水传输变量作用下,子流域60土-水传输因子最大,而子流域225最小,因此若制定减排措施要求入河减少量相同,管理上会优先考虑子流域60所在的地区。研究采用改进的河流衰减方程同时描述水文和非水文因素的影响,代替河流分级衰减系数,引进传质系数作为模型模拟参数,削减速率与流量呈负相关关系,且大部分河段削减速率均在以往文献研究范围之内,表明改进的传质速率用于新安江流域总氮模型具有可行性。

东湾流域BTOPMC模型和新安江模型的应用比较

对BTOPMC模型的原理、结构以及参数进行了详细介绍,利用东湾流域DEM资料、土地覆盖资料、土壤组成资料、NDVI数据、月平均气候资料及1982—2000年的实测水文资料,对BTOPMC模型与新安江模型的模拟性能进行了比较研究。结果表明,新安江模型整体的模拟精度较BTOPMC模型的模拟精度要高。

改进的HBV模型与新安江模型在武江流域洪水预报中的应用比较

采用改进的HBV模型和新安江模型进行中小流域洪水预报研究,并对两种模型的模拟结果进行比较。结果表明,两种模型的模拟精度均较高,预报精度达到乙级以上,新安江模型的模拟精度略优,而改进的HBV模型的参数变化范围小,易于识别,异参同效作用小,模型运算速度快。两种模型均能适用于广东省中小流域洪水预报。

水文-水动力学模型分析山丘区洪水风险

为了更好地分析山丘区洪水淹没风险,以界河流域为例,提出一种基于水文-水动力学模型的山丘区洪水风险分析方法;以整个流域为计算单元,局部网格加密处理,根据实测降雨洪峰数据对水文-水动力学模型进行验证,利用该模型计算不同降雨频率时洪水淹没范围,并结合层次分析法进行洪水风险分析。结果表明:50 a一遇、100 a一遇降雨频率时界河流域洪水淹没面积分别为3.22、5.04 km^(2),最大综合风险性指数分别为15.45、49.41;风险区均沿河道方向狭长分布,垂直河道方向延伸较少;模拟河道洪峰流量与实测河道洪峰流量误差小于10%,可准确模拟山丘区洪水淹没情况。

新安江模型在尼洋河多布水电站径流预报中的应用研究

尼洋河流域降雨充沛,流域附近洪水频发。本文采用新安江模型对尼洋河流域多布水电站径流预报进行研究,首先通过比较传统参数寻优方法及现代参数寻优方法的优劣,选择遗传算法对新安江水文模型参数进行寻优率定,基于尼洋河流域多布水电站及更张水文站以上流域对率定后的新安江水文模型进行验证,最后分析洪峰预报误差、各年径流深误差、多年平均径流深误差以及各年的确定性系数得出结论,结论表明:2016~2019年通过率定后的新安江模型预报的流量过程精度均达到《水文情报预报规范》中的乙级标准,通过遗传算法率定的新安江模型有效应用于尼洋河流域的径流预报工作,能够为该地区的洪水预报工作提供参考。

基于水文集成模型ParFlow的黑河流域下游地下水-地表水相互作用模拟研究

地下水-地表水相互作用是水文循环过程中的重要环节,研究地下水-地表水相互作用的机理过程及其对环境变化的响应对流域生态环境和可持续发展具有重要意义。利用基于三维物理过程的开源、大规模并行模拟计算软件ParFlow求解紧密耦合的地下水和地表水偏微分方程组,建立流域水文集成模型,从而精确解译土壤水分运移的动力学机制,最终实现定量化表征高时空分辨率的地下水-地表水文循环过程。以黑河流域下游巴牙吉呼(Bajajihu,BJH)地区为研究区,建立二维剖面尺度的地下水-地表水耦合模型,先将数值模拟结果与观测数据进行对比,验证了水文集成模型的准确性,进而分析了降水、蒸散发驱动下的水文响应。结果表明:ParFlow模型模拟的土壤水分与观测值相比,Pearson相关系数(R)大于0.93,均方根误差(RMSD)小于0.007。该研究结果可为利用水文集成模型模拟流域水文循环过程提供借鉴。