内陆河流域分布式水文模型——以黑河干流山区建模为例

应用常规的气象水文数据并结合GIS,建立了一个适合西北内陆河山区流域分布式水文模型,并对黑河干流山区出山径流进行了模拟计算和讨论。模型以子流域作为最小的产流、汇流单元,将各子流域分为裸地区、乔木区、牧草区和冰川区,并根据实测剖面资料将土壤分为3层,各分区单独进行水量平衡计算。产流过程基于蓄满产流理论,以月和日为步长,月模型在黑河干流山区流域应用效果较好,日模型受降水的随机性和观测站点少的限制效果不佳。模型参数敏感性分析发现,降水资料的代表性是模型模拟成败的关键。月模拟结果表明,植被覆盖可以调节径流过程,增加流域土壤储水量,尤其是乔木森林,即植被具有涵养水源的功能。在全球变暖背景下,黑河未来出山径流会有一定程度的增加,冰雪融水和实际蒸散发也会增加,永久积雪与冰川面积缩小,雪线上升,但近期内不会造成冰雪储量大量减少。

基于ArcGIS的电网山洪沟流域分布图绘制及应用

山洪灾害影响输电线路杆塔基础稳定性,山洪流域分布影响输电线路走向、杆塔定位以及基础选型。基于电网生产实际需要,统计分析了区内山洪灾害基础信息、地理资料、导致的电网故障情况以及山洪沟流域面积和影响范围,确定了电网山洪沟流域分级标准,给出了电网山洪沟流域边界提取方法。在此基础上,利用ArcGIS for Desktop软件,绘制了内蒙古电网山洪沟流域分布图。目前,该流域分布图已应用于电网规划、设计以及日常运维工作中,效果显著。

广西华支睾吸虫病地理和流域分布特点的初步分析

目的为明确广西华支睾吸虫病流行的分布特点。方法通过对文献、内部材料及近十年尚未公开发表的华支睾吸虫病调查数据的系统整理和分析。结果目前广西已有60个县市有华支睾吸虫病的流行或存在,占全区所有县市的68.18%,其中重度流行以上县市占41.67%(25/60),中度流行县市占10.00%(6/60),轻度流行县市占48.33%(29/60)。流行分布主要集中在广西珠江流域,流行县市数占该流域的71.23%(52/73),其中依次以该流域中的左江、邕江-郁江-浔江、黔江、右江地区最为严重。从全区开展调查的程度上看,未明地区主要集中在桂南沿海诸河、桂北长江流域、以及珠江流域中的桂江、柳江、贺江和红水河地区。结论广西华支睾吸虫病流行严重,呈日益加重的趋势。同时对目前流行尚未明确地区应该尽快开展现场调查。

基于二元水循环的流域分布式水质模型构建与应用

基于二元水循环理论,着眼于污染物产生、入河过程机理的描述,对流域分布式水质模型WEQ进行了改进。改进模型的农田面源由陆域产生至入河的过程更具有物理机制;借助水土流失方程计算水土流失量,增强了土壤侵蚀面源污染计算结果的可信度;通过水质过程与二元水循环过程的耦合,实现了点、面源污染物入河过程的动态计算;考虑河道内人工取用水量、水库蓄水量变化对污染物时空分布的影响,进一步增强模型的物理机制。以嫩江流域为例,模拟了COD、氨氮的空间分布规律及河道断面负荷变化特征。模拟结果显示,其均方误差与相对误差减小,模拟精度提高。通过产生量核算、水质模拟过程与监测数据对比以及水库调度合理性分析,确保改进模型的模拟误差在合理范围之内,从而能够反映强人类活动干扰下的水质过程,对水环境管理需求具有实际意义。

广西三江侗族歌谣分布流域与传承研究

侗族是一个能歌善舞的民族,其在悠久的历史进程中创造了丰富多彩的侗族文化,而侗族歌谣是其中重要的组成部分,侗族歌谣也是广西三江侗族重要的民间文化。本文从侗族歌谣的生态文化变化与三江旅游发展出发,对侗族歌谣的创新与传承作一定的探究。

分布式流域水文模型研究中的几个问题

指出数值计算、GIS、雷达测雨和卫星云图等技术的进步为分布式流域水文模型的发展及实际应用提供了条件 .论述分布式流域水文模型的结构有概念性和具有物理基础之分 ,也有耦合式和非耦合式之分 .为了确定分布式流域水文模型的参数 ,对现有几种建立产汇流参数与自然地理因子之间的理论关系的途径进行了初步分析 .

耦合融雪的分布式流域“降雨-径流”数值模型

针对中国对耦合融雪的"降雨-径流"过程数值计算模型方面的研究较少,本文联合应用能量平衡方程及运动波理论的基础方程式,结合GIS技术构建分布式流域耦合融雪的"降雨-径流"数值计算模型,并应用流域实测资料进行了有效性验证。研究结果表明:在不考虑融雪条件下,实测流量与计算结果之间存在着较大的误差;在考虑融雪条件下,实测流量与计算结果之间的误差在基准允许范围之内(小于3%);在积雪与融雪区,对流域"降雨-径流"过程的数值计算须考虑融雪。该研究为积雪融雪区提供了一种耦合融雪的"降雨-径流"过程数值计算的新方法。

基于GIS的分布式流域水文模型

分布式流域水文模型比较客观地描述实际水文过程,但需要强大的数据库支持。这一特点为地理信息系统(G IS)在分布式流域水文模型的研究与应用提供了可能,反过来又推动水文模型的发展。目前,基于G IS的分布式流域水文模型的研究已成为水文学研究的热点。本文总结了分布式流域水文模型的优越性,综述了G IS在分布式流域水文模型中的应用及二者集成方式研究与应用的进展,讨论了当前研究中存在的问题,指出了今后的研究方向。

大中流域尺度分布式土壤侵蚀学坡长提取的数据分片方法

流域坡长提取过程中如何划分数据单元,是大区域范围内高效提取坡长的关键问题之一。以地形比较平缓的东北漫岗丘陵区和地势比较陡的黄土丘陵区为样区,将每个样区9个1∶25万标准图幅的DEM拼接为一个数据单元后,分别以中等流域和带缓冲带的标准图幅为单元提取坡长,从提取结果的图形、统计特征和工作效率等方面进行对比分析。结果表明:1)根据流域分布式土壤侵蚀学坡长的含义和提取算法,流域坡长提取的基本数据单元是DEM上可以辨认的、具有水文地貌意义的最小流域(最小有效流域,WME);当工作区域范围远大于WME的面积时,WME最外围流域边界的连线(BNDWME)将接近于矩形;2)对矩形数据区域(如标准图幅)的数据范围做进行适当外扩,即可避免不完整流域带的影响,并以标准图幅为数据单元提取完整的流域坡长;3)在比较平缓和比较陡的丘陵区,不完整流域带(即数据缓冲宽度)分别为3 km和5 km。大区域坡长提取中,根据数据缓冲宽度对矩形数据进行缓冲后,可直接用矩形数据提取坡长。该研究为大区域流域坡长提前中以标准图幅或者规则矩形数据块为单元的高效快速提取提供了依据。

分布式流域水文模型的DEM数据处理

分布式流域水文模型从DEM数据中提取河流,由于地图数据的比例尺、DEM网格的分辨率等原因,生成的河流可能与真实的河流不重合,流域内的径流可能汇集不到出口断面,必须对DEM数据进行处理。目前GIS软件中常用的处理方式是将河流经过的网格高程普遍降低,这种方法还不够理想。理想的DEM数据处理方法应满足以下原则:修改后生成的河流与真实的河流重合,流域内的径流能够汇入河道到达流域出口断面;DEM数据中网格的高程来自实测地图,最能代表网格的高程,只是由于对网格高程的插值滤掉了一些地形细节,因此高程修改的网格数目应达到最小。基于这个原则,提出DEM数据修改方法,平滑掉河流经过的凸起网格并且填充流域内的洼地,修改最少的网格高程,使由DEM数据生成的河流能够与真实的河流重合,达到模拟真实的径流流动路径的目的。

分布式流域水文模型的一般结构

本文论述了分布式流域水文模型的一般结构和研制思路，并提出了相应的数学物理方程，对于分布式流域水文模型的应用研制具有一定指导意义。

计算单元边长对分布式流域水文模型模拟结果的影响

具有物理基础的分布式流域水文模型通常采用DEM栅格作为计算单元,对地形信息具有均化作用,使得提取的坡度为非真值,且不同尺度栅格对应的该非真值差别明显,导致基于不同计算单元边长分布式流域水文模型的模拟结果具有显著差异。为了解决不同分辨率DEM模型对于模拟结果的影响,提出了一种栅格尺度与提取的流域坡度之间关系的归一化表示方法及对应的坡度矫正方法,该矫正方法中引入了可用于模型流速计算公式的坡度矫正系数。研究结果表明,计算单元边长对模拟结果的影响规律与对提取的流域坡度的影响规律完全一致,且提出的方法可以有效消除栅格均化作用对分布式流域水文模型模拟结果的影响。

基于分布式大流域径流模型的中国西北黑河流域水文模拟(英文)

水资源短缺是中国西北干旱地区长期的问题,区域人口增加、城市化扩张,加之气候变化的影响进一步加剧了西北地区水资源短缺,也使生活用水、灌溉用水、工业用水和维持生态系统稳定的用水危险加剧.采用分布式大流域径流模型(DLBRM)模拟黑河流域水文(中国第二大内陆河,流域面积128 000 km2)来理解区域的冰川和积雪融化水、地下水、地表水、蒸散发等方面的分布,评估气候变化对水文的影响和冰川退缩对中游和下游来水量的影响.模拟结果表明,黑河流域的大部分产流那源于黑河上游地区的祁连山.模拟1990—2000年黑河河流日流量变化结果认为,黑河中游正义峡给下游的供水为10×108m3,其中地表径流占51%,层间流占49%.中游地区沙土具有较高的蒸腾发能力,近一半的地表水被蒸发掉.模拟实践证明,分布式大流域径流模型可以结合气候变化、水资源管理方面的成果,改进流域水文模拟的精度.

分布式流域水文模型在武烈河流域的应用

以河北省北部滦河流域承德水文站控制断面以上的武烈河流域为研究对象,基于中国洪水预报系统,利用分布式流域水文模型,构建承德水文站的洪水预报方案。通过方案的应用分析表明,分布式流域水文模型可以较好地体现流域特性的空间分布不均匀性,并尽可能真实地模拟流域产流过程,从而提高预报方案的精度。

分布式流域水文模型在粤北地区北江流域的应用研究

将Arc GIS与SWAT分布式流域水文模型相结合,构建了粤北岩溶石山地区北江流域的分布式流域水文模型,该模型综合考虑了粤北地区北江流域地表水-地下水之间的相互作用,更真实地模拟了水文循环系统。本文应用SWAT模拟了北江流域的水文过程,对滃江、连江等水文站逐日、月实测径流资料进行径流模拟,确定了模型的基本参数,以子流域主河道出口流量2004~2007年实测数据作为参考通过SWAT中的自动率定模块实现模型率定,模拟效果比较理想。从模拟精度、参数需求、模型稳定性、水资源评价等方面分析模型的特点,研究表明:该模型参数相对简单,模拟精度较高,运行稳定、快速,水量平衡分析详尽。模型可用作地表-地下水流相互作用、流域水量平衡分析和水资源管理的有效计算工具。

流域水文模型的发展

本文列出了当今世界上比较流行的15个流域水文模型。对现行概念性集总式流域水文模型的结构和参数的特点进行了评论,指出了这类流域水文模型存在的主要缺陷。对新一代流域水文模型, 即分布式流域水文模型,尤其是其中具有物理基础的分布式流域水文模型,进行了较为深入的分析,指出其之所以优于集总式流域水文模型的主要原因。最后对流域水文模型进一步发展所必须具备的理论和技术条件做了初步讨论。

数字高程模型分辨率对流域地形特征参数的影响

地形特征(如高程和坡度)和水文特征(如河流长度和河流坡度)是分布式流域水文水质模型的基础输入参数,用于量化描述模型模拟流域的自然特征。这些特征参数的准确性直接影响水文水质过程模拟的准确性。应用数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)在4个不同地形的子流域研究了10种不同分辨率DEM对平均高程、流域面积、坡度、河流坡度、最长河长等参数的影响。结果表明,随着DEM分辨率降低,流域地形变缓,流域平均坡度逐渐减小;随着DEM网格分辨率的变化,子流域划分范围和河道位置也都可能发生变化,且该变化在地形起伏较小的丘陵平原地区较明显,子流域集水面积和河长进一步随之改变;河流坡度随DEM分辨率降低则呈无规则变化。从地形和水文参数两方面揭示了DEM分辨率在分布式流域模型中的不确定性影响。

遥感、GIS辅助下流域空间离散化方法研究

以江西兴国潋水河流域为研究区 ,设计了流域—子流域—水文响应单元的空间离散方案和实现步骤。在遥感、GIS技术支持下 ,应用了基于栅格的数字高程模型 (DEM)的流域水文建模方法 ,进行了流域河网的自动生成 ,子流域的自动划分以及流域边界生成研究 ,根据流域地形特征将整个流域分割成多个子流域。在分割出的每个子流域内部 ,通过数字土壤图和土地利用图的叠加统计分析生成单一土地利用类型和土壤类型组合的水文响应单元 ,将研究区离散成为 6 2个子流域 ,399个水文响应单元 ,实现了分布式流域建模的空间离散化 ,在这个过程中 ,研究解决了平坦区河网精确生成和流域边界的误差改正等技术难题。

那棱格勒河流域及尾闾盐湖水文循环动力学模型的选择

流域水文模型的研制是水文科学中最重要的分支之一。其中包括集总式和分布式流域水文模型,分布式流域水文模型的种类很多,在我国的研究和应用比较普遍。那棱格勒河是柴达木盆地最大的一条河流,正确评价该河流的水文情况,对开发柴达木盆地盐湖资源具有十分重要的意义。应用分布式流域水文模型理论,对适用于那棱格勒河流域的水文循环动力学模型的类型进行选择,通过分析对比,选择出最适合本地区特殊条件的TOPKAPI模型,以便于探讨该地区水文循环的特点与规律,从而阐明盐湖区各类水体间的相互补给关系。

降雨和土地利用对流域非点源污染的影响——以滇池流域为例

基于污染排放负荷计算的非点源污染特征识别是开展滇池流域非点源污染控制的重要基础,并在当前流域气候变化和城镇化用地扩张的背景下显得尤为重要。基于流域分布式非点源模型IMPULSE,选择2008年和2014年开展滇池流域入湖非点源污染排放负荷模拟,从负荷量和负荷组成2个方面对比分析降雨和土地利用变化对流域非点源污染负荷排放特征的影响,并比较了4种水土流失控制措施的污染负荷削减效果。结果表明:(1)2014年流域TN、TP和COD入湖排放量比2008年分别增加23.87%,29.19%和1.65%。(2)各因子对入湖非点源污染负荷的影响排序为降雨>土地利用>农业结构及农村人口。降雨和农业结构及农村人口的变化均使入湖非点源污染负荷增加,而以城镇用地扩张为主要特征的土地利用变化减少了入湖非点源污染负荷。(3)水土流失是流域入湖非点源污染负荷贡献率最高的污染源,2014年TN和TP入湖负荷中城市面源比重略有提升,COD入湖负荷中城市面源的比重由16.44%提高至38.63%。(4)退耕还林在3种单项措施中的负荷削减效果最好,而退耕还林和坡地改梯田组合措施的TN,TP和COD负荷削减率分别为37.20%,37.73%和11.91%。研究结果对于科学制定流域非点源污染控制策略具有重要的支撑意义。