2参数月水量平衡模型在尼洋河流域的应用研究

随着全球气候变化和人类活动的影响,长时段确定性水文模拟技术变得日益重要。选择尼洋河流域作为研究对象,采用2参数月水量平衡模型模拟该流域自然条件下的径流变量。研究表明2参数月水量平衡模型可以较好地模拟尼洋河流量过程,为西藏类似流域开展月水资源量长期预测方案提供参照。

基于改进的两参数月水量平衡模型的月径流模拟

对熊立华等提出的两参数月水量平衡模型进行了分析，辨析了模型参数的物理意义，针对模型计算公式中的不合理之处，对原模型作了改进：首先，考虑到降水和流域前期蓄水量对流域蒸散发的共同作用，将两者同时作为影响因子，构造了新的蒸散发计算公式；其次，根据有关参数的变化范围，用线性函数近似双曲正切函数，改进了月径流量计算公式．运用改进后的模型模拟、验证了北运河通县站控制流域1980～1991年的月径流和蒸散发过程．结果表明，较之原模型，改进后的模型精度更高，月径流计算过程与实测过程拟合效果较好，年内最大洪峰流量相对误差明显减小，模拟的月蒸散发和流域蓄水量过程更加合理．

GR模型与新安江模型及两参数月水量平衡模型在赣江流域的降雨径流模拟比较

针对赣江全流域及18个子流域,在日和月时间尺度上分别进行GR模型与三水源新安江模型、两参数月水量平衡模型的比较。结果表明:在所选择的研究流域,GR模型在率定期和检验期的确定性系数达到0.85以上,径流总量相对误差在±10%以内;GR日模型的精度略高于新安江模型,具有更强的稳定性,且结构简易,参数不确定性较低;GR月模型的精度及模型复杂性与两参数月水量平衡模型相当。

两参数月水量平衡模型的研制和应用

提出和建立了一个简单的两参数月水量平衡模型,并用来模拟东江、赣江和汉江的70个流域的径流过程。实际资料的检验和应用结果表明:该模型具有结构简单,物理概念明确,参数优化值稳健,模拟精度高等优点,可在湿润和半湿润地区推广应用。

三参数月水量平衡模型在丹江口水库控制流域的应用

基于水热平衡方程和流域蓄泄关系,建立了流域三参数月水量平衡模型,该模型概化了径流、降雨、蒸发和流域蓄水量之间的关系,并根据分区域汇流特点计算月径流量。利用该模型对丹江口上游7个子流域及全流域1977—1987年的月径流过程进行模拟和检验,率定期和检验期的确定性系数分别为0.85和0.80,径流总量相对误差分别为0.7%和0.2%。模拟和检验结果表明,所建模型具有较强的适用性,能较好地模拟丹江口水库控制流域及其各子流域的月径流过程,为建立丹江口水库月径流预报模型提供了可靠的技术途径。

三参数月水量平衡模型及其应用

在两参数月水量平衡模型基础上建立三参数月水量平衡模型并应用于汉江流域模拟月地下水位和径流过程,与实测月降水的变化趋势一致。计算结果表明,该模型效率高、效果好、参数少、易率定和检验,可供湿润地区地下水位动态监测借鉴。

月水量平衡模型的参数率定及组合预报

以两参数月水量平衡模型为研究对象,针对单目标参数率定的不足,建立了基于MOSCEM-UA算法的模糊多目标参数率定方法。该方法能够有效搜寻非劣参数集,进而在考虑不同目标偏好的条件下给出"满意参数"。针对单一模型模拟精度难以提高的局限性,将月水量平衡模型与人工神经网络模型(ANN)进行加权组合建立最优组合预报模型。实例表明:所建立的模糊多目标参数率定方法是有效的,与单一模型相比,组合模型能够提高模拟精度。

两参数月水量平衡模型在西汉水流域的应用

利用西汉水流域1976~2011年间逐月降水、蒸发、径流等长系列径流资料,选择两参数月水量平衡模型对此流域逐月径流进行模拟,定量研究人类活动对径流变化规律的影响。结果表明:模型在模拟1976~1993年间天然条件下镡家坝站径流时,效果较好;在模拟1994~2011年间人类活动影响后镡家坝站径流时,效果不好,有系统偏大的趋势。建议在模拟1990年以后的径流趋势时,在模型中加入一个人类活动影响参数,以提高模拟精度。

降水径流特征变化对月水量平衡模型模拟精度及参数的影响

为评估水文模型在变化环境下的可靠性,以两参数月水量平衡模型为例,采用Mann-Kendall法分析降水径流资料在MOPEX数据集中美国本土的104个典型流域的一致性,基于可变模糊理论评价降水径流资料一致性对两参数月水量平衡模型模拟精度的影响,并探讨降水径流资料一致性和流域的气候特征对模型参数的影响。结果表明:研究流域中,92.31%流域的降水或径流资料的一致性遭到破坏;通过可变模糊集评价模型模拟效果,发现降水、径流趋势变化均会削弱水文模型的模拟能力,其中降水一致性破坏是水文模型模拟能力减弱的主要原因,并且该方法能够准确地识别影响模拟能力的次要因素;模型参数C和参数SC均随着流域多年平均径流系数增大而增大,参数C反映了流域的湿润程度,参数SC表征了流域的调蓄能力。研究成果可为防洪、抗旱、水资源规划和管理提供技术支撑。

汉江流域半分布式两参数月水量平衡模型

为了评价气候变化对丹江口水库水资源的影响,在两参数月水量平衡模型的基础上,建立了汉江流域半分布式两参数月水量平衡模型。模型应用GIS技术分析流域土壤类型、土地利用、植被类型、流域划分、河流水系和测站位置共六大类地理特征,并建立模型参数与地理信息的相关和经验关系,进而对流域模型参数进行网格化。实例研究结果表明,两参数月水量平衡模型具有较高的模拟精度,其中半分布式模型模拟结果又优于集总式模型。

月水量平衡模型的比较研究

简要介绍了8种月水量平衡模型,并从模型结构上进行了对比分析。选取东江、赣江和汉江流域的51个子流域为代表,对所选模型进行径流模拟效果比较分析。结果表明:Vandewiele水量平衡模型(VWBM)、ABCD模型、两参数月水量平衡模型(TPWB)、三参数月水量平衡模型(TRPWB)、改进的两参数月水量平衡模型(MTPWB)、动态水量平衡模型(DWBM)模拟效果较好,Thornthwaite-Mather水量平衡模型(TMWB)、澳大利亚水量平衡模型(AWBM)模拟效果相对较差。DWBM模型在率定期和检验期获得了令人满意的结果,而且模型结构简洁稳健,物理概念明确,可应用于无资料地区的径流预测。

月水量平衡模型在中国不同气候区的应用

概念性水文模型是目前评价环境变化对区域水文水资源影响的有力工具,大尺度水文模拟是气候变化影响评价中的关键技术。利用10个位于我国不同气候区的代表性流域的水文气象资料,验证了月水量平衡模型在不同气候区的应用效果。结果表明:月水量平衡模型能够适用于我国不同气候区的月流量过程模拟,其中,对湿润半湿润地区的模拟精度好于干旱半干旱地区的模拟效果;若流域内降水径流量关系密切,则水文模拟的效果也会较好。人类活动的影响,使得长序列水文模拟误差增大,但不同人类活动类型对流域水文模拟效果的影响是不同的。

基于MOMM-GLUE法月水量平衡模型不确定性分析

以两参数月水量平衡模型为例,建立了用于模型不确定性分析的MOMM-GLUE方法,针对单目标参数率定的不足,采用基于MCMC方法的多目标SCEM-UA算法推求参数后验分布,应用GLUE法分析参数的敏感性与预报不确定性。并针对蒸发规律明显的季节性,将两参数模型的蒸发参数C按汛期与非汛期分解为三参数模型。结果表明,不同目标函数分析参数敏感性结果不同,较高后验密度的参数集并不十分敏感,有利于参数寻优;就区间估计而言,三参数模型优于两参数模型,但相应增加了参数不确定性。

基于月水量平衡模型的黄河中游径流变化分析

在分析黄河中游径流情势变化趋势的基础上，建立了适用于该区间的月水量平衡模型，并利用９个代表流域的资料进行检验，模型结构简单，具有较高的模拟精度。用所建模型分析１９７０年后人类活动对径流的影响，取得了比较可靠的结果。

两参数月水量平衡模型在尼尔基水库月径流量预测中的应用

本文介绍双参数(和)月水量平衡模型的原理,依据水量平衡方程和经验公式构建嫩江上游流域月径流流量的模拟方程,利用遗传算法对模型参数自动率定模型参数,为水资源规划和水库调度提供参考。结果表明:月水量平衡模型模拟尼尔基水库上游3个子流域月径流量精度达到了乙级水平,可以考虑应用在尼尔基水库实际生产过程中,对于编制中长期调度计划具有重要的参考价值。

月水量平衡模型的输入敏感性分析

针对水文模型的输入误差直接影响模型模拟精度的问题,以两参数月水量平衡模型为研究对象,探讨了模型的两个重要输入因子降雨与蒸发误差对模型模拟精度的影响,并以岳城子流域为例,研究了输入因子系统误差、随机误差的影响,选取各季节的代表月探讨了输入误差的影响规律,分析了参数率定对误差影响的补偿效果。结果表明,在设定情景下,系统误差的影响程度高于随机误差、降雨误差的影响显著高于蒸发误差、误差水平与模拟精度不呈等比例关系,且参数率定对误差影响存在不可忽视的补偿作用。

月水量平衡模型比较分析及其应用

在简要介绍新安江月水量模型、比利时水量模型和两参数月水量平衡模型基础上 ,选择长江流域的赣江和汉江的 2 0个小流域作为代表 ,对 3种月水量平衡模型进行比较分析 ,结果表明 :两参数模型要优于其它两个模型。利用两参数月水量模型分析气候变化对汉江流域水文变量影响 ,分析结果显示 :径流对降雨的敏感性远大于对气温的敏感性 ;年径流量、汛期径流量、枯水期径流量、年最大月径流量对气候变化极为敏感。最后评估了气候异常对赣江流域水资源的影响。

月水量平衡模型在窟野河流域的水文模拟

在黄土高原生态脆弱区,水文模拟是一个巨大的挑战,特别是水文模型的应用是一个关键的问题。窟野河是黄河中游河龙区间重点支流,也是典型的黄土高原生态脆弱区,并且是我国重要的煤炭基地。人类活动比较频繁,在气候变化情景下,水资源问题比较突出。本文旨在收集窟野河流域降雨、蒸发、径流资料,资料系列1956-2008年,将月水量平衡模型对窟野河流域径流进行模拟,通过水文要素趋势分析,选取模型率定期和验证期确定参数,计算模拟径流。结果表明:Nash-sutcliffe系数在70%以上。可见,集总式月水量平衡模型具有结构简捷、参数少的优点,对窟野河流域均具有较好的模拟效果。为开展未来气候变化对水资源的影响作铺垫。

基于月水量平衡模型的年径流模拟方法设计及应用

为了实现长时段径流的准确模拟,基于abcd、TWBM、VWBM和DWBM四个月水量平衡模型的结构框架,设计了一组年径流模拟方法。其基本思路为:以L(L为12的约数)个月的累积实测降水量和潜在蒸散发量作为模型输入,通过模型模拟首先得到相应时长的累积模拟径流量,然后每个时长12/L顺次分段相加得到相应模拟年径流量。设计的年径流模拟方法在200个MOPEX流域上的应用结果表明:基于4个模型的年径流模拟方法在绝大多数流域上均能获得较为满意的模拟精度,其中以abcd模型效果最优;随着累积时段L的增加,基于4个模型的年径流模拟精度均呈现出下降趋势,但DWBM模型表现最为稳定。研究成果可为探讨较大尺度上的水文过程和规律提供一种新思路。

气候变化及人类活动影响下的潮白河月水量平衡模拟

尽管分布式水文模型已有30多年的发展历史,但是迄今的应用还只是其潜力的很少一部分。Freeze-Harlan蓝图中由于理论上的深化带来了应用上的困难,同时也指出模型并不是越复杂越好。按照科学的建模原则,建立了一个简单的分布式月水量平衡模型(DTVGM);其中通过引入土壤湿度因子,改进后的Bagrov模型同时考虑了前期土壤湿度与降水对蒸散(发)的贡献;通过设置人类活动影响背景参数集,表述人类活动对水文过程的影响。将DTVGM月模型应用于华北地区密云水库以上潮白河流域,识别出白河流域气候变化对径流减少的贡献为44%,人类活动导致下垫面变化对径流减少的影响达54%;潮河流域气候变化的贡献率为24%,而人类活动的贡献率高达74%,是导致径流减少的主要原因。