基于分布式水文模型的水土保持水文水资源效应研究

水文变化与影响机制颇为复杂,水文模型的出现与应用使得水文研究以及水资源规划更为便捷。其中分布式水文模型更是地理工作者的研究热点,并取得了显著进展。本文则借助水文模型分析水土保持水文水资源效应,简述分布式水文模型,重点结合实例探究水土保持水文水资源效应,旨在丰富此类水文模型的水土保持水文水资源效应研究,为相关工作提供参考。

黑河流域气候变化的水文水资源效应

利用4个典型气象站近50年的气温降水资料,分析了黑河流域的气候变化特征。在近50年当中,黑河流域的气候发生了显著的变化,主要表现在气温的升高和降雨量的增加。黑河流域气温的升高十分显著,其升温率远远大于同期北半球的平均升温率,尤其是近几年来增温幅度之大是几十年来所罕见的;降水量的增加虽然没有气温增加那么明显,但总的趋势是增加的。在此基础上,进一步分析了黑河流域气候变化对区域水文水资源的影响,主要表现在:①气候变暖造成了上游山区冰川的不断萎缩和雪线的持续升高,尤其是最近两年间,冰川为较大的负平衡,出现强烈亏损;②由于黑河上游山区夏季降水量的增加和冬春季气温的升高,黑河流域各出山口流量近60年来是趋于增加的,尤以莺落峡水文站最为显著;③在走廊平原区,温度上升造成农业消耗水量的增加,温度每上升1℃,可使水资源消耗量增加2.979×108m3/年左右;④变暖也造成了河湖水质的不断恶化。黑河和下游湖泊水体的矿化度逐年升高。

汾河流域水土保持措施水文水资源效应初析

应用具有物理机制的分布式水文模拟模型(W EP-L),模拟了不同下垫面条件情景下的水循环过程,在此基础上,定量分析了汾河流域水土保持措施的水文水资源效应。通过对比分析2种不同情景下的水资源量,初步得出:汾河流域水土保持措施影响了局部水循环和水资源量及其构成,加强了水循环的垂向过程,引起地表截留量、土壤入渗量、土壤蒸发量以及补给地下水量增加;削弱了水循环的水平过程,引起地表径流量和河川基流量减少,壤中流微弱增加;地表水资源量衰减,而地下与地表水资源不重复量增加,狭义水资源量减少,但有效蒸散(发)量增加,广义水资源量有一定幅度增加。研究成果对于研究大尺度流域水土保持措施的水文水资源效应具有参考价值。

基于分布式水文模型的水土保持水文水资源效应研究

以往水土保持水文水资源效应研究所采取的方法均为水文法和水保法。由于这2种方法都不能系统地揭示水土保持对水循环影响的物理机制,并且采用的水资源评价口径只是单一的狭义水资源,使得研究成果不能真实反映水土保持的水文水资源效应。以狭义水资源和广义水资源为评价口径的基于物理机制的分布式水文模型则能克服水文法和水保法的严重弊端。评述分布式水文模型的研究进展;应用基于物理机制的分布式水文模型 (WEP-L模型),以黄河流域的重点水土流失治理区——河口镇至龙门区间为例,对水土保持的水文水资源效应进行定量研究。结果表明:水土保持使广义水资源量增加72．6亿m3,增幅27．1％;使狭义水资源量减少9．0亿m3,减幅14．4％;使狭义水资源的构成发生了变化,即地表水资源量减小、不重复量和地下水资源量增加。

呼伦湖水系土地利用变化的水文水资源效应分析

本文基于呼伦湖水系1986年和2005年两期土地利用数据,1966～2005年的气象数据和水文数据,采用降水频率分析方法、统计相关分析方法研究了1986～2005年期间土地利用、覆被变化对水文水资源的影响。

基于变异分析的气候变化与水电工程水文水资源效应研究——以东江龙川站为例

由于受气候变化、人类活动及流域下垫面变化等因素的影响,许多水文要素序列不仅在年际形式上发生了变异,而且其年内分配特性也发生了不同程度的变异,严重影响了水利工程的规划设计以及水资源可持续利用和优化调配。以东江龙川站为研究对象,借助水文变异诊断系统研究气候变化与水电开发的水文水资源效应。计算结果表明,龙川站年径流序列由于受枫树坝水电工程的影响在1972年发生了跳跃强变异,而其年内分配指标GI、Cd和Cv分别在1973年、1973年和1968年发生了跳跃强变异,而降水序列的GI和Cv指标受气候变化的影响分别在1968年发生了跳跃弱变异和中变异。采用均值差异法计算气候变化和水电开发驱动力对径流年内分配指标GI、Cd和Cv的贡献率,结果分别显示约60%、62%和45%是由于枫树坝的建设运行造成的下垫面变化引起的,约40%、38%和55%是由气候变化引起的,总的来看与变异诊断结果相吻合,说明龙川站年内分配情势主要受枫树坝水库的建设运行影响较大,水库的调节作用使得径流变幅减小,均匀性增加。

考虑土地利用/覆被变化的集总式流域水文模型及应用

为了定量评估土地利用／覆被变化的水文水资源效应，提出考虑土地利用／覆被变化的集总式流域水文模型。该模型基于中国科学院土地资源分类系统的一级类型，将流域划分为6种不同土地利用及覆被变化类型；在每一类土地利用及覆被变化面积上，分别考虑蒸发和下渗的差异，并利用蓄满一超渗耦合产流模型计算该面积上的地表径流量和地面以下径流量；利用地貌汇流模型和线性水库模型将每类面积上的地表径流量和地面以下径流量演算至流域出El断面，从而得到流域的水文过程。模型参数包括流域地貌特征参数、产流参数和汇流参数，前者可以根据地理信息系统技术和遥感技术获得，而后者则需要根据流域的水文资料通过最优化方法求得。利用无定河流域1980-2000年的逐日降雨、蒸发及流量资料对该模型进行了参数率定与检验，率定期1986-2000年的水量平衡系数为0．999，年径流深合格率为100．0％；检验期1980-1985年的水量平衡系数为0．953，径流深合格率为83．3％，计算结果表明该模型在无定河流域具有良好的适应性。对模型产汇流参数进行合理性分析，得出无定河流域不同土地利用类型蒸发能力的相对大小关系为耕地〉林地〉草地〉未利用土地。

基于河链结构和LUCC的分布式流域水文模型及径流响应

为了定量评估土地利用/覆被变化的水文水资源效应,并考虑流域水文效应的空间差异,提出考虑土地利用/覆被变化的分布式流域水文模型。该模型基于Shreve河链概念对流域河网进行单元划分,基于中国科学院土地资源分类系统的一级类型,将流域划分为6种不同土地利用及覆被变化类型;在每一类土地利用及覆被变化面积上,分别考虑蒸发和下渗的差异,并利用蓄满-超渗耦合产流模型计算该面积上的地表径流量和地面以下径流量;利用地貌汇流模型和线性水库模型将每类面积上的地表径流量和地面以下径流量演算至流域出口断面,从而得到流域的水文过程。模型参数包括流域地貌特征参数、产流参数和汇流参数,前者可以根据地理信息系统技术和遥感技术获得,而后者则需要根据流域的水文资料通过最优化方法求得。利用大理河流域1981—1990年的逐日降雨、蒸发及流量资料对该模型进行了参数率定和检验,率定期1981—1987年的水量平衡系数为0.993,年径流深合格率为100.0%;检验期1988—1990年的水量平衡系数为1.230,径流深合格率为66.667%,计算结果表明该模型在大理河流域具有良好的适应性。并以2000年大理河流域的土地利用/覆被状况为基准,计算得到流域的基准径流深为30.36 mm,并对大理河流域未来土地利用情况进行情景分析,为充分发挥小流域(或单元)水土保持措施带来的各种效益提供参考依据。