干旱区资料稀缺流域日径流过程模拟

选取具有物理基础的分布式水文模型MIKE SHE来模拟大尺度资料稀缺地区水文过程。以塔里木河主要源区之一开都河流域为研究区域,将流域内气象水文站点观测数据与遥感数据相结合,运用GIS空间分析方法修正数据输入。利用气象、土壤类型、土地利用和地表覆盖、数字高程和降雨等资料,研究大气、陆面、地表水和地下水的相互作用机理,通过模型敏感性分析确定了5个"自由"参数,并依据出山口水文站数据对模型进行率定和验证。结果表明,MIKE SHE能在水文、气象站点稀少,土壤及水文地质数据缺乏的条件下,模拟开都河流域的日径流过程,模型效率系数达到0.7以上,率定期与验证期水量平衡误差均小于3%,模拟径流与实测径流高度相关。

大尺度资料稀缺地区水文模拟可行性研究

大尺度资料稀缺地区的水文预报近来已经成为水文研究的热点之一。水文模型是水文预报的重要工具,具有物理基础的水文模型已经广泛的用于水循环研究、流域水资源规划和管理中。水文模型是否适用于某一特定的研究区域取决于模型的结构、水文气象资料以及可获取的下垫面资料的代表性,大、中尺度的水文模拟尤其如此。本文选取具有物理基础的分布式水文模型VIC-3L来研究大尺度资料稀缺地区水文模拟的可行性。以黄河源区为研究区域,将本区内8个气象站的日气象资料插值到本区的218个0.25°×0.25°的网格,输出日径流过程,在此基础上进行不同时间尺度的水文模拟可行性研究。结果表明,VIC-3L能在月、年尺度上很好的模拟黄河源区的水文过程,虽然能够在黄河源区的流量范围内较好的模拟其大小的变化,日过程的模拟和实测过程并不是很好,这可能是由于黄河源区内现有的日资料不能代表黄河源区的气象条件的日空间分布,因此建议增加遥感技术在黄河源区的应用。

明代部分资料稀缺状元生卒年等辑考

文章辑考了明代部分生平资料稀缺的状元的或生卒年、或生年、或卒年,认为:杨廷鉴(1613-1663年或1664年)、陈(1362-1397年)、韩克忠(1377-1425年)、林震(1388-1448年)、茅瓒(1509-1565年)、唐汝楫(1512-1585后)、杨守勤(1566-1620年);杨维聪不是生于1500年,而是生于1490年;韩应龙的确生于1498年;韩敬的确生于1580年。

地面资料稀缺区域的农田土壤水分微波与光学遥感协同反演方法研究

大尺度区域范围的地表粗糙度因子难以获取是微波反演土壤水分的难点所在。对此,从协同微波和光学遥感数据在土壤水分监测中的优势以提高土壤水分反演精度的角度出发,笔者进行了地表粗糙度参数稀缺区域的大范围农田土壤水分遥感反演方法研究,即利用GF-3和Landsat8光学遥感数据,通过水云模型消除植被对雷达后向散射系数的影响,获取土壤直接后散射系数,然后结合入射角、PDI、TVDI和NDWI指数共同作为模型输入参数分别建立了HH和HV 2种极化方式下的土壤水分反演模型。结果表明:采用相关系数(R2)、一致性指数(IA)和均方根误差(RMSE),对2种模型应用于江汉平原农田土壤水分反演的实验结果进行了对比分析,结果显示HH极化方式下的土壤水分反演精度整体上优于HV极化方式(HH极化方式R2=0.6864,IA=0.8895,RMSE=6.979%)。在空间分布上,温度较高和植被覆盖较低区域,土壤水分含量较低,如钟祥市的北部、江陵县的东北部、荆门市的东部、仙桃市的西部和天门市的西北部;温度较低和植被覆盖较高区域,土壤水分较高,如监利县以及天门市的南部。

构造成图技术在地震资料稀缺、地形复杂情况下的应用——以D盆地研究为例

海外勘探中常遇到的资料稀缺、地质条件复杂等困境,直接加剧了勘探难度和挑战性,所以急需快速而有效的方法取得研究成果并指导勘探。文中以地震资料稀缺、地形复杂的D盆地为例,总结出了一套适用于本区的构造成图技术和流程。结合地震、钻井、文献多样化信息,借助数字化的地质剖面和重磁信息约束的趋势面综合网格构造成图,对地震空白区进行了有效的趋势约束,得到了基础区域地质图件,取得了良好的应用效果,为下一步的盆地构造分析以及构造单元划分奠定了坚实的基础。

资料稀缺地区主要水文特性分析——以哈密三道岭矿区为例

本文主要分析资料稀缺地区——三道岭矿区内的降水、各河流径流和及该区的地表水资源。采用长短系列、水文比拟法对搜集到的短系列实测流资料进行修正。采用数理统计方法对降雨-径流双累计曲线进行了分析。按矩法计算Cv值,再以P～Ⅲ型曲线进行适线调整。此外,再运用参数等值线法量算多年平均降水量和多年平均年径流量。通过分析,得出哈密三道岭矿区水资源特点为:(1)资源型缺水;(2)地表水资源分布不均。

西藏稀缺资料地区洪峰流量推求

洪峰流量是水利工程规划设计、工程建设和运营管理的重要依据,对水利工程的投资规模和安全运行有着重要的意义。西藏地区主要水文测站实测洪峰流量(Instantaneous Peak Flow,简称:IPF)资料稀缺,而按水位计算整编的日径流资料(Mean Daily Flow,简称:MDF)相对较多。通过构建实测资料时段的洪峰流量与对应日平均流量间的函数关系,基于长序列的日径流资料估算洪峰流量,延长洪峰流量序列,为设计洪水提供数据支撑。研究结果表明:(1)西藏地区主要水文测站IPF～MDF函数关系稳定,利用这种函数关系由实测MDF推求的IPF误差均在10%以内,且延长后的IPF序列频率分析计算结果更加合理;(2)对于实测MDF序列缺乏的测站,可以通过气象资料驱动HIMS系统水文模块(Hydro Informatic Modeling Systerm)拓展MDF序列,在此基础上推求IPF序列。基于HIMS系统水文模块对西藏三条典型河流(年楚河、拉萨河和尼洋河)的日径流序列进行了模拟,结果表明,模型对日径流整体过程与高流量值的模拟效果均良好。进而利用模型延长的MDF序列以及构建的IPF～MDF函数关系拓展了西藏三条典型河流2000年-2010年间的IPF序列。

基于Google Earth的巴尔喀什湖流域中下游水资源开发利用研究

常规的信息收集渠道难以获取国际河流研究所需的有效信息,探索新的信息收集方式对资料稀缺区开展水文水资源研究十分必要且关键。在Internet海量信息中,Google Earth(GE)平台的出现,为资源环境、交通规划等诸多领域提供了"身临其境"的远距离信息检索模式。通过基于GE平台的资料稀缺区水资源开发利用状况评价的应用框架和评价方法,并以巴尔喀什湖流域中下游为例开展了应用研究。结果表明:GE平台可成为资料稀缺区水资源开发利用研究的有效信息收集手段,文中所提出的框架、应用流程和评价方法具有较好的可操作性;研究区在1990年初就形成了以伊犁河中下游为主体、准噶尔区与巴尔喀什湖北部诸小河为重要用水区的基本格局;随着研究区经济社会发展的剧烈波动,其用水量经历了"增长-顶峰-剧减-恢复性增长"的演变格局,目前其用水量预计已恢复至20世纪80年代中期的水平,即65×108m3左右。

稀缺资料流域水文计算若干研究:以青藏高原为例

稀缺资料流域水文计算是长期困扰国际水文学界的难题之一,其根本难点在于降雨径流过程的复杂性、流域下垫面与气象要素的时空变异性以及人类对流域水循环规律认知水平的局限性。本文从稀缺资料流域的类型、缺乏降水和径流观测数据的水文计算研究等方面综述了稀缺资料流域水文计算的研究进展。以我国水文气象资料最为稀缺的青藏高原为例,结合水文综合模拟系统(Hydro-Informatic Modeling System,HIMS)在水情预报中的应用,阐述了稀缺资料流域的水文计算方法,包括卫星遥感降水产品的水文模拟能力评估、基于日平均径流数据推求瞬时洪峰流量、洪水调查数据的区域综合和水文模型参数移植等研究,展示了稀缺资料流域水文计算的相关研究进展。

不同订正方法下CFSR再分析数据在天山西部山区径流模拟中的应用

以天山西部山区喀什河流域为典型研究区,基于1990-2000年的水文气象站点实测资料、2005年喀什河流域遥测降水数据及各时间段对应的CFSR(Climate Forecast System Reanalysis)再分析数据,通过实测站与其最近CFSR站多年月平均降水的比值,CFSR站点处2005年的年降水量与同期遥测年降水量的比值,以及基于实测站点降水数据和各CFSR站点与实测站点最近的CFSR站点的空间关系3种方法对CFSR降水数据进行订正。借助VIC模型,分析不同订正方法下研究区径流的模拟效果。降水时间序列分析结果表明,CFSR降水数据能够较好地在时间和空间上反应喀什河流域内月降水的变化情况。径流模拟结果表明,(1)CFSR降水数据的不同订正方法对径流结果影响较为明显;(2)基于实测站点降水数据以及各CFSR站点与实测站点最近的CFSR站点的空间关系订正的所有CFSR降水,在径流模拟中表现最好,模型率定期和验证期的模型效率系数均在0.80以上,多年径流相对误差在15.0%以内。该订正方法不仅考虑了降水在时间维度上的变化,还考虑其在地理空间维度的变化,较其它两种方法在径流模拟中具有更好的应用前景。

台兰河流域春夏融雪径流模拟

径流模拟是水文过程模拟的重要内容。天山南坡山区流域在春夏季主要以冰雪融水为主要径流补给,融雪径流对区域水文和水资源具有重要的现实意义。受到资料稀缺的影响,山区流域融雪径流模拟比较困难。本文以天山南坡的台兰河为例,利用融雪径流模型(SRM),分析模型及其变量参数计算率定方法;以台兰水文站的水文气象观测资料和MODIS 8d合成最大化积雪产品为基础资料,设2005年3~8月为模拟校准期,模拟资料稀缺山区流域融雪日径流,检验模型和模拟结果,评价SRM模型在数据稀缺流域的适用性。结果表明:SRM模型融雪径流模拟在台兰河流域具有比较好的模拟效果,参数率定比较合理,在天山南坡资料稀缺的山区流域径流模拟中具有很好的适用性。

基于多源卫星数据推求稀缺资料地区的径流过程

以金沙江上游流域为例,使用多源卫星数据,基于水量平衡方程估算产流量,采用CaMa-Flood水动力模型进行汇流计算,分别采用人工神经网络(artificial neural networks,ANN)、广义回归神经网络(generalized regression neural network,GRNN)和长短期记忆神经网络(long short term memory,LSTM)模型进行水文模拟。结果表明:(1)陆地水储量变化(terrestrial water storage anomaly,TWSA)主导了水量平衡径流估计值的总体不确定性;(2)CaMa-Flood模型具有较高的模拟精度,相关系数、纳什效率系数和水量相对误差分别为0.92、0.77和-0.63%;(3)LSTM模型在率定期和验证期间的径流模拟结果均好于ANN和GRNN模型。基于多源卫星数据估算径流过程,为稀缺资料地区的水资源开发利用和保护提供了一条新的途径。

遥感及再分析降水产品在缺资料干旱内陆盆地的适用性评估

山区降水较集中,但降水测站多位于山谷或人口密集区,代表性差。遥感和再分析降水产品能提供时空分布连续的数据,不受地形条件限制。柴达木盆地中心属干旱荒漠区,水是制约该区开发的首要条件,其四周属高寒山区,降水相对较多,但降水监测十分薄弱。为获取该区相对精确的降水时空分布信息,本文评估了4套高分辨率降水产品(CMADS、TRMM、GPM和MSWEP)的适用性。首先基于地面站点数据评估它们在不同时空尺度上的精度,并分析它们在柴达木盆地的空间分布和年内分配特征。然后,以盆地东南隅的无测站山区香日德河流域为研究区,利用降水产品驱动SWAT模型来评估它们的分布式水文模拟适用性。结果表明:①MSWEP在年、月尺度上与站点降水的吻合程度最高(R≥0.79,PBIAS=0.5%),其次是GPM和TRMM,CMADS精度最低(R≥0.64,PBIAS=5.8%);②从降水精度与站点高程的关系来看,降水产品在相对低海拔区容易高估站点降水,而在相对高海拔区常低估实际降水;③在香日德河流域,MSWEP(NSE=0.64)在基准期(2009—2012年)的径流模拟表现明显好于其它降水产品(NSE=0.36~0.59),变化期(2013—2016年)表现最好的是CMADS(NSE=0.75,其余产品NSE=0.53~0.68)。本研究可为缺资料干旱山区获取精确的降水时空信息和后续水资源的科学管理与规划提供重要支撑。

从实验水文到水文系统模拟——刘昌明先生水文科学思想学习的几点认识

刘昌明院士是国际知名的水文水资源学家,长期倡导和力行水循环、水环境、水生态、水资源和水灾害的研究,将水文学的地球物理、工程和地理方向相结合,提出了水文循环研究的微观与宏观系统观点和方法,发展了较为完善的"五水"转化的理论模式,构建了全新的分布式水文模型系统,并对华北平原的节水农业发展、"南水北调"工程环境效应、缓解黄河断流的对策等国家重大应用问题,提出了系统性的科学观点和有效的决策咨询意见。本文仅从实验水文学、稀缺资料地区水文预测和水文模型三方面,探讨刘昌明院士跨越50多年的研究工作,从中可以体会出先生研究的系统性思想和不断创新发展的精神。

四川盆地及周缘新元古代构造-沉积背景与勘探前景

目前,由于受到勘探程度不够高、研究资料稀缺且精度不足等因素的制约,世界上对盆地及周缘的新元古代构造-沉积背景与油气成藏条件的认识尚处于“仁者见仁,智者见智”的争鸣阶段。近年来,我国在四川盆地的德阳-安岳裂陷槽两侧发现新元古界震旦系大型天然气田,并预判其具有较好的勘探前景。