气候变化与人类活动影响背景下格尔木河流域雨水洪水资源化潜力分析

水资源短缺是柴达木盆地盐湖化工产业大规模生产的制约因素之一,在未来,流域雨洪资源化利用是解决盐湖化工产业水资源短缺的必要手段。通过分析了格尔木河流域典型年份生态环境、农牧业、城镇生活、盐湖化工四大产业基本需水量,结合流域未来不同气候情景模式(RCP2.6,RCP4.5,RCP8.5)下的径流量预测结果,探讨了气候情景模式下流域雨洪资源量、雨洪资源可利用量及雨洪资源化潜力分析。结果表明,1)在未来40 a(2022—2060年)不同气候情景模式背景下,格尔木河流域雨洪资源量均值分别为10.21×10^(8)、10.56×10^(8)、11.07×10^(8)m^(3)/a,较1991—2018年多年平均径流量的增幅分别为34.87%、39.50%、49.27%。2)现状年流域雨洪资源的可利用量十分有限,但在未来三种不同气候模式下,流域雨洪资源可利用量均值分别为1.98×10^(8)、2.32×10^(8)、2.84×10^(8)m^(3)/a,分别占雨洪资源量的19.4%、22.0%、25.7%,呈显著增长趋势。3)未来在部分丰水年份(2023—2026年、2032—2035年、2041年、2051年、2053年、2056年、2058年),流域雨洪资源量完全能够保障流域生态、农牧业、城镇生活、盐湖工业、补水溶矿的需水要求,雨洪资源化潜力十分巨大,但在其他年份则需采取引水或节水措施。该成果为流域雨洪资源的利用以及水资源的优化配置提供科学依据。

流溪河模型Ⅰ:原理与方法

提出了一个流域洪水预报的分布式物理水文模型——流溪河模型。模型分成流域划分、蒸散发计算、产流计算、汇流计算、参数推求5个模块。流域划分模块将一个研究流域沿水平方向划分成一系列的单元,沿垂直方向划分成植被覆盖层、地表层和地下层;蒸散发计算模块根据单元流域上的降雨量及土壤前期湿润指标,计算确定各个单元流域上的蒸散发量;产流计算模块根据单元流域上的降雨量、蒸散发量,计算确定各个单元流域上的产流量,并划分成地表径流、壤中流和地下径流。地表径流根据蓄满产流模式计算,壤中流则根据Campbell公式计算;汇流计算模块将地表径流汇流分成边坡汇流、河道汇流和水库汇流三种类型,对各单元流域上产生的径流量进行逐单元的汇流计算;参数推求模块将模型参数分成不可调参数和可调参数,对不可调参数根据DEM直接计算,对可调参数提出一个逐步迭代求精的过程对参数进行调整。流溪河模型还提出了一整套基于DEM及遥感影像对流域进行单元划分及对河道单元断面尺寸进行估算的方法,解决了目前在大部分流域不能应用分布式物理水文模型的难题。

基于ANFIS的黄河灵口流域水文预报模型

运用ANFIS在环境水文要素与出口断面流量之间建立了洪水预报模型,模型输入为归一化的平均降雨强度、雨强距离指数、植被指数,输出为流域出口断面的洪峰流量,采用混合学习算法进行参数率定。在黄河灵口流域的应用结果表明:模型验证误差不超过15%,符合较高精度等级洪水预报的要求。

洪水预报信息利用问题研究与讨论

分析了洪水预报研究现状,讨论了实时洪水预报系统研究中信息利用方面存在的问题,提出了值得进一步研究的关键性问题、研究思路和研究技术路线。

受下游水位顶托下的太湖流域西苕溪中下游水位预报研究

西苕溪位于太湖流域中上游地区,由于其中下游河床比降较小,且受太湖水位顶托以及东苕溪导流干扰,经常发生洪涝淹没灾害,造成了严重的社会经济损失,长期以来该河流洪水预报工作显得尤为重要,但由于河流中下游水位流量关系复杂,该区域以水位预报为核心的洪水预报始终是其难点之一。文中探讨了研究区受下游洪水顶托影响下的洪水预报方法,采用20世纪80年代以来的12场较大洪水资料,建立了西苕溪流域下游水位混合回归预报模型,并利用后期的8场洪水加以验证分析。实例验证表明,对于西苕溪这类水文规律复杂的流域,系统的混合回归模型具有简单方便、模拟精度高等特点。

ECMWF集合预报在淮河蒋家集流域的应用

基于欧洲中期天气预报中心(ECMWF)集合降水预报产品(预见期为10 d),提取淮河蒋家集以上流域的预报数据并进行降尺度处理,驱动洪水预报模型,对2008年8月的一次洪水过程进行模拟预报。为探讨ECMWF集合降水预报驱动洪水预报模型的应用效果,将模拟预报的结果与仅采用地面降水观测数据驱动模型的模拟结果进行对比分析。结果表明:采用ECMWF集合降水预报后,洪水模拟预报精度有明显改进,可使洪水预见期提前48 h;洪水模拟预报流量过程线能刻画洪水预报的不确定性范围,可为防洪减灾提供科学决策依据。

SRM融雪径流模型在奎屯河流域洪水预报的应用

我国中小河流域防洪标准普遍偏低,急需加强洪水预报工作,特别是在站点稀少,资料匮乏的高寒山区,由融雪产生的径流与由降水产生的径流难以区分,加大了洪水预报工作难度。SRM融雪径流模型是专门解决这个问题的水文模型,它对于山区流域融雪径流预报和模拟研究起着非常重要的作用。基于SRM融雪径流模型,以新疆地区典型山区中小河流域奎屯河为例,通过MODIS遥感数据提取流域积雪覆盖率,并结合气象台站数据,对研究区进行水文模拟,研究结果认为:融雪径流模型能够很好的模拟奎屯河流域的径流过程,率定期与验证期Nash效率系数都达到了0.7以上,说明融雪径流模型能够适用于奎屯河流域的洪水预报,对高寒山区中小河流域防洪预警具有一定的指导意义。

系统聚类方法在洪水预报中的应用研究

根据福建省沙溪口流域雨量的时空分布,以降雨量作为聚类指标,根据前期降雨影响因子按照时间序列取16个指标,在空间上根据流域测点距离水库入口的远近分成远、中、近3个层次。利用MATLAB统计工具将近年来的23场洪水过程分成了4类,继而对待预报的样本用对应的类所率定的参数进行预报。实践证明,将"系统聚类分析"方法引入该流域的洪水预报,提高了预报精度。

基于多流域同步率定的HBV模型参数移植方法研究

无资料地区洪水预报是水文学研究的难点之一。为提高无资料地区HBV模型参数移植的精度,以安徽屯溪流域为例,基于多目标优化函数实现多个流域HBV模型同步率定,获得同时适用于多个流域的模型参数,并对参数的移植效果进行验证。结果表明:基于单个流域率定的参数移植不确定性较高,移植效果不稳定;多流域同步率定的参数移植效果普遍较优,能够有效提高无资料地区参数移植稳定性和洪水预报的精度。

黄土丘陵沟壑区小流域洪水预报研究

黄土高原地区由于其短历时高强度的暴雨特性引起洪水陡涨陡落,不仅影响防洪安全,也使得预报难度加大。为避免单一模型预报结果的不确定性,以岔巴沟流域作为典型代表,采用多个模型(水箱模型、NAM模型、陕北模型)对其进行洪水预报研究,并对比分析了不同模型的应用效果。结果表明,三个模型在该地区均有一定的适应性;无论对洪峰或洪水过程线,水箱模型模拟效果整体均为最优,且具有更好的稳定性;对部分大洪水,NAM模型对于峰现时间把控更好,模拟精度更高;陕北模型总体对于涨洪阶段模拟效果更好。研究结果对岔巴沟流域防洪减灾具有重要的意义,亦可为黄土丘陵沟壑区洪水预报及水土保持等工作提供参考依据。