基于MIKE SHE的洪水模拟与尺度效应分析

以淮河黄泥庄流域为研究对象,构建用于洪水模拟预报的分布式流域水文模型MIKE SHE,根据参数物理意义以及率定的方式确定MIKE SHE的模型参数。选用流域出口控制站黄泥庄水文站1983年～2009年间的21场洪水资料,对建立的模型进行了模拟与验证。在此基础上,研究设定了5种网格大小及5种时间步长,探究时空尺度变化对模型模拟效果的影响。结果表明,MIKE SHE模型对时间与网格尺度大小均较为敏感,且在一定尺度范围内,洪峰与洪量随网格增大而增大,随时间步长增加而减小。

森林流域水文模拟模型的概念、作用及其在中国的应用

在全球变化的背景下,研究森林植被与水资源相互作用的森林水文学和流域管理科学在国际上得到迅猛发展.作为一种新型的水文研究和流域管理工具,流域水文模拟模型在中国越来越为森林水文和流域管理工作者所接受和使用.该文在总结了中国在森林水文研究中的主要问题后,介绍了森林流域水文模拟模型的基本概念、分类方法以及在开展森林与水关系研究中的主要作用,总结了流域水文模拟模型的主要功能.并以分布式水文模型MIKE SHE为例介绍了模型的结构组成、开发和应用过程.最后提出该模型在中国应用中要注意的问题,包括中国土地利用的独特性、历史水文气象数据的可靠性和共享性.

中国若干森林水文要素地理分布规律的模拟

利用全国各森林植被地理分布区森林水文要素的实验观测数据，应用多元统计回归和主分量分析等数学方法建立了描述中国森林水文要素与地理要素（经度、纬度、海拔）之间函数关系Ｆ（ｌａｔ，ｌｏｎｇ，ａｌｔ）的三维地学模型（ＤＴＭ），其中包括：全国年均降水分布规律模拟模型；全国林冠降水截留规律模拟模型；全国森林枯落物持水能力模拟模型；中国森林综合截留能力指数模型。并且利用地理信息系统的三维地学模型（ＤＴＭ）成图功能，实现全国范围内的森林水文要素地理分布规律的模拟。

鄱阳湖湖泊流域系统水文水动力联合模拟

本文以鄱阳湖湖泊流域系统为研究对象,鉴于该湖泊流域系统尺度较大,下垫面自然属性呈现高度空间异质性且具有流域-平原区-湖泊不同机制的水文水动力过程,为了真实描述湖泊流域间的水文水动力联系及反映不同过程间的作用机制,构建了鄱阳湖湖泊流域联合模拟模型.该模型基于自主研发的流域分布式水文模型WATLAC和湖滨平原区产流模型以及水动力模型MIKE 21 3个不同功能子模型的连接来实现该复杂系统的模拟.模型的联合采用输入-输出驱动及子模型的顺序执行进程,即将五大子流域与平原区入湖径流量作为输入条件来驱动湖泊水动力模型,模拟湖泊水位对流域入湖径流量的响应.以2000-2005年鄱阳湖流域6个水文站点的河道径流量、流域基流指数以及湖泊4个站点的水位资料来率定模型,其中各站点日径流量拟合的纳希效率系数Ens为0.71～0.84,确定性系数R2介于0.70～0.88之间,而湖泊各站点水位拟合的纳希效率系数Ens变化为0.88～0.98,确定性系数R2为0.96～0.98,均取得令人满意的率定结果.本文提出的鄱阳湖湖泊流域系统水文水动力联合模拟模型能较为理想再现湖泊水位对流域降雨-径流过程的响应.水位模拟结果进一步表明,该联合模型能用来获取重要的水动力空间变化特征.该模型可作为有效工具定量揭示湖泊流域系统水文水动力过程对气候变化和流域人类活动的响应.

森林对降雨径流的调蓄转换规律研究

本文通过分析森林不同层次对降雨径流的调节转换规律 ,建立相应模型 ,并根据不同尺度下坡面流的产汇流特点 ,建立流域森林水文模型。从四个流域的模拟结果看 ,森林对流域降雨径流调节。

森林水文作用动态过程模型及效应评价

本文以森林状态作为流域系统的主要特征，描述了森林水文作用的动态过程，推导出了流域系统水文动态平衡方程和水文作用方程，以及林冠持水过程、土壤渗透过程、地表径流形成过程、流域天然蓄水及释放过程和地下水输出等在时间和空间变化中的数学模型．为便于计算机数据处理，对上述连续过程模型进行了离散化处理．并进行了数字仿真，对不同时期的水文特征值和森林状态进行了比较和评价，得出了森林调节水文，涵养水源的定量结论．

植物生理模型用于森林水文气候效应的研究

论文阐述了植物生理数学模型在对森林的水文气候效应的研究中所能起和应起的作用。从树木的多年生习性和宜林山地的复杂地形等因素论证植物生理数学模型对制订造林优化方案、乔灌草关系等方面所起的作用。论述了植物生理模型与土壤模型、微气象之间结合的必要性。

森林覆盖率变化对流域洪水特性影响的数值模拟

为研究森林覆盖率变化对洪水特性的影响,建立小溪流域的分布式水文模型,通过实测水文资料对模型重要参数进行率定和验证,并对其适用性进行评价。选取7日同次降雨序列,利用率定并验证后的数学模型对森林覆盖率从0到100%共11组工况的流域洪水过程进行模拟。结果表明,森林覆盖率的变化对小溪流域洪水特性产生一定影响,森林覆盖率越大,影响效果越明显;相比无森林覆盖条件,森林覆盖率达到最大时减小洪峰流量约13.2%,延缓洪峰到达时间约4 h,延长洪水历时约13 h;当森林覆盖率低于40%时,森林对洪峰的削减作用非常有限;当森林覆盖率大于40%时,森林覆盖率平均每增长10%,可削减洪峰流量约2%;并且随着森林覆盖率增长,洪水过程形态呈现从单峰到双峰的变化特点。

降雨量对城市内河径流污染控制的影响

针对由地表径流造成城市内河污染的问题,直接有效的控制手段以改善城市内河水质的状况是当前的难点。该研究试图通过降雨量找到突破口,根据气象部门的降雨量来提前做出控制,减少径流污染对河道水质造成的污染。利用MIKE 11构建河网模型,通过分析全年天气条件,得出了不同水质参数COD、NH_(3)-N、TP在河道空间的降解状况,以及对超Ⅴ类水情况下的降雨量进行了量化。城市两条内河分析结果表明:通过雨污分流整治,城市内河在晴天时均可达到Ⅴ类水;雨天时,COD与NH_(3)-N超Ⅴ类的降雨量在气象部门降雨等级里在中到大雨区间;TP在中雨、中到大雨两个区间。下一步为决策者在雨季河道控污方面提供理论依据和技术支持。