径流曲线数模型在湖南省山区小流域的优化与应用

径流曲线数模型(Soil Conservation Service Curve Number Model,简称SCS-CN模型)可以利用降雨资料估算径流,对水资源合理配置和山洪灾害预警具有重要意义,因为其方便计算、参数简单,而被广泛应用。目前标准SCS-CN模型在山区小流域的适用性欠佳,因此需要对模型参数进行优化以提高预测精度。本文以湖南省螺岭桥流域为例,根据实测降雨径流资料优化径流曲线数CN(Curve Number)查算表,并利用步长优化参数算法研究初损率对模型精度的影响,将优化模型的方法应用于湖南省凤凰小流域,验证该优化方法的可靠性。结果分析表明:与标准SCS-CN模型相比,优化后的SCS-CN模型效率系数NSE从0.576提升至0.813,决定系数R^(2)为0.858。将模型优化方法验证于气候地形条件相似的凤凰流域,模型NSE值提高117%。通过预测径流深与实测径流深比较,优化模型模拟精度较为理想,对湖南省山区小流域场次降雨产流预报有一定的参考意义。

河套灌区参考作物蒸发蒸腾量估算方法研究

参考作物蒸发蒸腾量(ET0)是计算作物需水量的基础,一般用FAO推荐的Penman-Monteith公式(PM公式)计算。但是在河套灌区部分地区缺少辐射数据的观测,因而无法利用PM公式计算ET0。本文选用河套灌区临河气象站1990—2012年的气象资料,分析了利用PM公式计算参考作物蒸发蒸腾量ET0与气象要素的关系,发现对ET0影响最大的气象因素为净辐射,其次为饱和水气压差和平均温度。建立了基于饱和水气压差、温度和风速的ET0估算公式,验证结算显示相关系数、纳什效率系数和总量平衡系数分别为0.96、0.92、1.00。在风速缺测的条件下,也建立了基于饱和水汽压差和温度的ET0估算公式。以上两个公式为河套灌区缺资料条件下ET0的估算提供了简单且准确的估算方法。

基于SWMM的透水铺装系统的水文效应研究

为分析透水铺装对城市水文循环的影响,以河北农业大学校区内某2.02ha的区域为研究区,分别建立研究区现状和加入透水铺装措施的暴雨洪水管理模型(SWMM),采用纳什效率系数法对模型进行率定和验证,定量分析不同重现期降雨情景下,透水铺装对研究区现状产汇流的影响。结果表明,模型率定和验证期的纳什效率系数分别为0.87、0.83和0.89、0.81,构建的研究区雨洪模型模拟效果良好。不同重现期(2、5、10、50、100年)降雨条件下,透水铺装对研究区现状产流时间推迟1～15min,径流总量削减23%～51%,洪峰流量削减28%～56%,峰现时间滞后1～10min。研究成果有利于透水铺装设施的进一步开发应用。

基于均衡发展的郁江流域水资源优化配置

为使郁江流域水资源分配方案有利于沿岸区域之间的均衡发展,将基尼系数及纳什效率系数引入到水资源优化配置研究中,分别作为度量区域水资源分配公平程度和效率高低的指标,二者耦合作为区域均衡发展的度量标准。以经济效益和社会效益为目标,应用NSGA-Ⅱ对模型求解,得到郁江流域2020、2030年75%保证率一般节水模式下的水资源配置结果。结果表明,郁江流域平均缺水率为8.29%,比只有公平约束及只有效率约束时的缺水率均要小,且目标均达最优,考虑了流域各区域的协调发展,可为郁江流域水资源规划管理提供依据。

基于CEEMDAN的黄河源区年径流量多时间尺度变化特征研究

基于EMD、EEMD和互补EEMD方法的不足之处,将CEEMDAN方法应用于黄河源区唐乃亥水文站1956—2015年的年径流量序列多时间尺度分析,采用纳什效率系数定量评价了各阶模态的重构信号对年径流量序列模拟精度的贡献程度,指出了提高年径流量预测精度的工作方向,揭示了黄河源区水文水资源系统变化的复杂年际特征,解释了20世纪90年代至21世纪初黄河连续枯水时段的成因。

基于ARIMA误差修正的混合预测方法

由于水文时间序列中存在着大量的不确定性、灰色性、线性性以及非线性性等问题,传统单一的预测模型并不能完全提取水文时间序列中的信息,因此,为了提高径流量模拟的准确性,获得精度更高的径流量模拟数据。提出了一种基于求和自回归移动平均(ARIMA)修正反向传播(BP)神经网络的混合模型。实验结果发现,该混合模型可以提取单一BP神经网络未提取到的水文信息,并获得更高的模拟精度。