基于MIKESHE模型的潮河流域土地利用与降水变化对水文的影响评价

运用多测站校正检验机制率定方法,应用MIKESHE模型量化评价土地利用与降水变化对流域水文的影响。结果表明,尽管MIKESHE模型在流域上游大阁站的模拟性能稍逊于下会站和戴营站,3个测站校正和验证阶段的Nash-sutchliffe系数值分别为0.56和0.49、0.65和0.69、0.57和0.68,但模型对于各测站平均径流的模拟效果较好,说明该模型在潮河流域等华北土石山区具有一定的适用性和应用潜力。与基准期(1963—1979年)相比,1980—1989年潮河流域年径流量减少约22 mm,土地利用与降水变化对流域水文变化的贡献相当,两者分别占总径流变化的59%和41%;1990—1999年年径流量较基准期基本没有变化,这主要是由于降水变化与土地利用变化对流域水文的影响作用相反;2000—2008年,流域年径流量较基准期减少35 mm,降水变化对径流减少的影响作用占80%,土地利用变化则占20%。

基于MIKE SHE模型的华北平原水资源利用情景分析

气候变化和人类活动是影响流域水文循环和水资源可持续利用的两大驱动因素,在校准的MIKE SHE模型基础上考虑气候变化和人类活动的影响,设定8个情景对华北平原2009-2028年的水文循环及水资源利用进行预测。结果表明:考虑南水北调工程的情景在预测期末的地下水水位有较大程度(0. 06~1. 26 m)的恢复,预测期内华北平原水量总流入小于总流出会导致含水层储量的消耗和地下水的不可持续利用,但在适当情景下可以较大程度缓解这种不可持续性。气候变化对华北平原含水层储量有较大的影响:降水量减少5%,地下水储量将减少0. 27 m;降水量增加5%,地下水储量将增加0. 3 m。南水北调工程和农业节水措施的实施对华北平原地下水水位的恢复、缺水程度的缓解作用显著。

基于物理过程分布式流域水文模型尺度依赖性

通过变化基于物理过程分布式参数流域水文模型的单元格大小(Grid size)和时间步长(Time step)研究流域水文过程的尺度依赖性,进而寻求最佳模拟尺度和模拟效果,可以为实现相对准确的流域土地利用变化/植被变化以及气候变异的水文响应预测,制定适应性流域管理措施提供科学基础。本文以基于物理过程的分布式水文模型MIKESHE为工具,以位于西北黄土高原甘肃省天水市吕二沟流域的实测次降水-径流为输入对模型进行校正后,采用多尺度检验的方法探讨分析了单元格及步长变化的水文影响。结果表明:单元格变化对峰值及模拟径流总量有影响。单元格从10m增大到200m,模拟峰值及径流总量均增大,分别变化为1.72～8.56m3/s和1.10～3.68×105m3,这主要源于单元格变化引起流域特征变化,10m和200m单元格对应模拟面积分别较原流域面积变化-0.09%和20.57%,河流链接"river link"分别较原沟系长变化27.23%和5.48%。此外,模型中运动波近似方程有限差分像元△x与单元格水流交换总量之间的关系一定程度也解释了单元格变化对模拟结果的影响。分析认为本研究60～100m为较适宜采用的模拟单元格。步长变化引起单位步长内降水强度的变化,从而影响峰值模拟,但对径流总量无影响。步长减小,模拟峰值增高,0.5h步长和24h步长对应模拟峰值分别为2.38m3/s和1.72m3/s。由于各时段观测记录分辨率不一,研究中步长的选择确定具有很大任意性,使得任一既定采用的模拟步长并不适用于另一观测时段,模拟效果不一。

MIKE SHE在生态水文大区的适用性评价

文章介绍了MIKE SHE模型发展历史和基本结构及原理,总结了MIKE SHE模型在我国的最新研究进展,探讨MIKE SHE模型在中国三大生态水文大区的适用性并做了简要分析。结果表明,MIKE SHE模型在东部湿润、半湿润生态水文大区适用性较好,在西北干旱、半干旱水文大区的建立和运用基本可行,但模型模拟精度有待提高,而在青藏高原高寒水文大区的推广和应用目前仍有难度,需要克服资料稀缺问题。