基于HIMS模型的西营河流域河道内生态基流估算

运用国内自主研发的HIMS(Hydro-Informatic Modeling System)水文系统构建石羊河流域上游分支———西营河流域的分布式水文模型,模拟西营河流域九条岭水文站的径流量。以1900—1999年为率定期,以2000—2004年为验证期,月过程模型率定期和验证期分别为0.81和0.85;使用HIMS模型模拟数据计算得到的河道内生态基流为0.523亿m3,与其它方法计算得到的结果基本一致,说明使用HIMS模型研究生态基流的可行性,为石羊河流域的生态需水计算提出新方法,也为石羊河流域的水资源科学管理和合理分配提供理论依据。

HIMS模型蒸散发模块的改进及在海河流域的应用

利用流域分布式水文模型精确模拟计算和分析流域内不同植被类型实际蒸散发量及其时空分布特征,是当前流域蒸散发研究的一个前沿与难点问题。本文基于点尺度蒸散发观测试验与机理研究,对HIMS(Hydro-Informatic Modelling System)日过程模型蒸散发模块进行改进,考虑流域内植被空间分布和生长变化特性及灌溉措施的影响,利用分类汇总和分段单值作物系数法计算流域实际蒸散发,并在海河流域进行验证分析。研究结果表明:流域实际蒸散发模拟值与水量平衡法计算值相差3.4%,与原HIMS模型相比,蒸散发模拟精度提高9.2%;改进的模型对原有模型的模拟内容有所扩展,能够模拟林地蒸散发、草地蒸散发、冬小麦?夏玉米农田总蒸散发、作物有效蒸腾和土壤无效蒸发。改进后的HIMS模型能够快速模拟分析流域内不同植被类型实际蒸散发量及其时空分布特性,可为海河流域蒸散发管理提供技术支撑。

基于HIMS的渭河中游黑峪口子流域径流模拟及其对气候变化的响应研究

水文模型是认识水循环机理、模拟水文系统及其对气候变化响应的重要工具和方法。基于国内自主研发的水文综合模拟系统(Hydro-Informatic Modeling System,HIMS),选择渭河中游的黑峪口子流域(面积1 476 km2)作为研究对象,构建黑峪口子流域的集总式水文模型,模拟黑峪口子流域1991—2000年的日径流过程,并在此基础上模拟8种气候变化情景(降水增加10%、不变、减少10%;蒸发增加10%、不变、减少10%)下的径流响应。研究取得了以下几点认识:①模型的整体模拟效果评价:在模型率定期(1991—1996年)Nash-Suttcliffe系数为0.64,相关系数为0.65,体积误差为5%;在模型验证期(1997—2000年)Nash-Suttcliffe效率系数为0.63,相关系数为0.66,体积误差为10%;②降雨的空间差异性较大,并且降雨是径流的直接来源,而在整个黑峪口子流域内只用到了3个气象站的连续观测资料,导致在整个子流域内降雨站点分布较少的情况对于径流模拟效果并不理想(Nash-Suttcliffe系数未大于0.7);③模型的体积误差在验证期偏大,约为10%,引起体积误差偏大的原因是模型在对最大洪峰的模拟上效果不理想,模型还需要在洪峰模拟上改进;④径流对于降雨与蒸发的响应均很敏感,并且径流对于降雨量的敏感性高于对于潜在蒸发的敏感性,在降水量不变的情况下蒸发每增加10%,年径流量减少0.2亿m3,在降水增加10%和减少10%时,年径流量的变化率分别为17.1%和-16.0———而在蒸发不变的情况下,降水每增加10%,年径流量增加0.6亿m3,在蒸发增加10%和减少10%时,年径流量的变化率分别为-4.6%和5.0%,降水引起的径流变化率为蒸发引起的径流变化率的3～4倍;⑤径流与降雨量的变化呈现正相关关系,而径流与潜在蒸发量的变化呈现负相关关系,并且径流对于降雨量和潜在蒸发量的响应均呈现非线性关系。

基于RSMSobol方法的HIMS模型参数敏感性分析

以黑河莺落峡以上流域为例,基于PSUADE平台,采用参数敏感性快速定量评估的RSMSobol方法分析了HIMS模型参数的敏感性。以体积误差Ve、Nash-Suttcliffe效率系数、标准误差σ、相对误差Re和相关系数r等作为目标函数综合评价了HIMS模型的模拟效果。结果表明:产流参数R和汇流参数C_1是重要参数,对于不同的目标函数,产流参数R都是最敏感的;模型参数敏感性对不同目标函数存在一定差异,产流参数R和r对体积误差和Nash-Sutcliffe效率系数表现得较为重要,而汇流参数C_1、C_2对相关系数、效率系数和标准误差的影响较为明显。

水循环多元综合模拟系统(HIMS)的研究进展

面向半湿润半干旱区水循环多要素、多过程、多尺度综合模拟的难题,通过多元水循环要素的理论分析,采用遥感定量反演、多过程集成,研发了水循环多元综合模拟技术系统HIMS(Hydro-Informatic Modeling System),包括水文函数子系统(HydroLib)和生态水文子系统(EcoHAT)等。本文分别介绍了HIMS系统的原理、结构、功能以及验证和应用,包括用于揭示气候变化、人类活动、土地利用变化与水文循环的相互作用,支撑与水相关的生态与环境问题研究;经与国外的水循环模拟技术相比,HIMS更适合我国现有的数据与环境条件,具有较高的模拟精度、计算速度,以及操作友好的图形化界面系统。HIMS可望为资料缺乏地区水文模拟提供技术支撑工具,并将为我国水文模拟领域的技术进步和半湿润半干旱区水资源管理的研究发展提供支持。

HIMS系统模型在洪水预报中的应用

根据研究流域的自然条件以及水文、气象资料,在HIMS系统平台下定制半干旱区典型小流域的日径流模型和湿润地区典型流域的次洪预报模型。模拟结果表明:日径流模型效率系数在率定期和检验期分别为0.75和0.73;次洪模型效率系数在率定期和检验期分别为0.84、0.81,洪水总量误差分别为4.9%、3.6%,洪峰值误差分别为17.1%、21.4%,洪峰时间误差分别为1.6h、2.0h,模拟和检验结果为乙等水平。由此可见,HIMS定制模型具有很强的地区适应性。最后,对模拟峰值偏低的问题进行分析探讨。

地表物质能量交换过程中的水循环综合模拟系统(HIMS)研究进展

基于地学的理念,特别是陆地表层系统研究理论,探讨了水循环研究发展趋势,从单一要素过程、到流域多过程综合、再到水系统多要素、多过程、多尺度的集成,阐述了发展水循环综合模拟技术的重要性。系统介绍了自主研发的水循环综合模拟系统HIMS(Hydro-Informatic Modeling System)的发展历程、主体结构与特色功能,包括水循环多源信息集成平台、水循环多元要素定量遥感反演系统、水循环过程模块库集成系统、多尺度分布式水循环定制模拟系统等。指出多学科交叉,与信息技术的融合是水循环模拟发展的重要方向之一。HIMS系统及其定制模型在国内外的大量验证和应用,显示出其水循环综合模拟技术的实用性和先进性。可望为变化环境下的复杂陆地表层过程中涉水问题研究提供技术支撑工具,适应水系统研究的需要。

HIMS系统及其定制模型的开发与应用

水循环既是水文科学的基本理论,又是进行水资源科学评价、合理利用和有效保护的基础.从水资源研究的需要出发,广泛参考国内外有关水文建模的经验,立足自主开发,建立了一种具有多种功能的水文水资源模拟系统(HydroInformatic Modeling System,简称:HIMS).该系统已取得多项国家版权局的软件著作权.结合国家"973"项目对黄河的研究,进行了具体的研发和应用,已取得实用性的成果,并且与澳大利亚联邦科工组织(CSIRO)合作,利用澳大利亚的331个流域50多年来逐日降雨径流观测数据进行验证,取得良好的效果.研究表明HIMS系统具有比较广泛的适应性,能够针对不同的水文水资源问题进行模拟,并具备定制模型与二次开发的应用前景.

基于HIMS的黑河上游山区径流模拟与分析

基于HIMS(Hydro-Informatic Modeling System),构建了黑河上游山区的分布式水文模型,取得了较高的模拟与验证精度,并在不同的气候变化情景下模拟分析黑河上游山区莺落峡水文站径流,结果表明:①HIMS在黑河上游山区具有适应性,日过程模型率定期和验证期Nash-Suttcliffe效率系数均达0.80,月过程模型率定期和验证期均高达0.97;②莺落峡站年径流量与气温呈负相关关系,与降水量呈正相关关系,气温升高和降水量减少都会减少年径流量;③降水不变情景下,气温对不同月份径流量影响不同,气温降低2℃时会加剧径流年内分配不均的程度;而在气温不变的情景下,月径流量均随降水增加而增加,但径流量年内分配格局未受到降水变化的显著影响;④不同气候变化情景下年径流量差异明显,对年径流量最不利的气候变化情景是气温升高2℃,降水减少20%;最有利的情景是气温降低1℃,降水增加20%。

HIMS模型参数的不确定性及其影响因素

模型参数的不确定性及影响因素分析对无资料流域水文预报具有重要意义。本文以澳大利亚3个流域为例,采用GLUE方法分析HIMS模型参数的不确定性,在此基础上探讨流域物理属性对参数取值的影响。研究发现:①HIMS模型9个参数的不确定性都比较大,属于敏感参数;②降雨量、森林覆盖度和表层土壤最大有效蓄水量大的流域,土壤蓄水容量Wsm取值大;土壤饱和导水率和森林覆盖度高的流域,产流系数R、r的取值较大;温度低、森林覆盖度小的流域,实际蒸散发系数ε取值大;易透水、森林覆盖度高的流域,马斯京根汇流系数C2取值大。这些结论能为今后在无资料流域应用HIMS模型进行水文预报提供一定参考。

气候变化情景下青海湟水流域径流变化的HIMS模拟分析

基于国产HIMS(Hydro-Informatic Modeling System)模型,以青海湟水流域为研究区域,利用1986-2000年33个雨量站和8个气象站的逐日降水和气温数据,对其径流变化进行模拟;选取流域内6个水文站同期的实测径流数据,进行参数率定及验证。结果表明:HIMS模型日、月率定及验证结果良好,在湟水流域具有良好的适用性。在此基础之上,分析了湟水流域1961-2010年降水及气温的变化趋势,并对不同气候变化情景下的水文响应(径流量)进行模拟分析。结果显示气候变化对湟水流域径流量变化趋势影响显著,随气温升高和降水量的减少,径流量呈明显的减少趋势,反之,呈增加趋势。

基于HIMS的昭觉河径流模拟

文章分析了四川省凉山彝族自治州西溪河支流昭觉河流域1980-2012年的径流特征,发现该流域的年径流量有着明显的下降趋势,多年日最大径流量也呈明显下降趋势。文章还将国内自主研发的HIMS模型应用于该流域,取得了较高的模拟与验证精度,说明HIMS模型在昭觉河流域是适用的,能为昭觉河流域水资源开发利用和管理提供数据支撑。

黄河中游植被变化对水量转化的影响分析

基于遥感数据分析了黄河中游植被变化特征,借助自主构建的HIMS-VIH模型,模拟了黄河中游11个子流域1980—2013年的蓝水—绿水动态转化过程。结果显示,与退耕还林(草)工程实施前相比,2000年以来11个子流域的叶面积指数(LAI)、归一化植被指数(NDVI)均呈增大趋势,其中以河口镇—龙门区间变化最为显著。对蓝水(径流)而言,与1980—1999年相比,2000—2013年大部分子流域的径流和径流系数显著减小。植被的增加导致绿水(蒸散发)明显增加,从而使蓝水下降。随着1999年以来水土保持措施大幅度的持续实施,目前黄河中游水热条件与植被状况已达到一个阶段性相对稳定状态,如果退耕还林(草)等水土保持措施维持现状,那么今后林草植被耗水将随气候(降水)变化而波动并维持在一定的水平,黄河水量可能会因水热条件的制约而不再大幅度地减少。

澜沧江和怒江流域的气候变化及其对径流的影响

采用VIP(Vegetation Interface Processes)模型和HIMS(Hydro-Informatic Modeling System)模型,模拟分析了1957—2012年澜沧江和怒江流域(简称两江流域)水资源量的演变。根据CMIP5 RCP2.6,RCP4.5和RCP8.5情景预测,模拟了2030年代和2050年代流域水资源的变化。研究发现,过去50年间,两江流域的气温都呈升高趋势,但海拔较高的上游地区升幅大于下游。年总降水量的变化趋势不明显,但春季降水增加趋势明显。两江流域年总水资源量为650亿~850亿m^3,水资源总量长期变化趋势不明显,其中澜沧江的波动性(1.884,最大与最小之比)大于怒江。空间上水资源量呈现北低-南高的格局。在未来,两江流域气温仍呈增加趋势,降水呈增加趋势,径流呈增加趋势,空间变异性趋小,但较强的季节性变化对水资源安全仍具有较大的挑战性。

流域面积和降水量对中小流域水文效果影响分析

以澳大利亚53个流域为例,通过统计分析的方法,对比不同流域面积、不同降水量等级流域的水文模拟精度,探讨了流域面积和多年平均降水量对HIMS模型和SIMHYD模型水文模拟效果的影响.研究结果表明:1)当流域面积在400～600km2之间且多年平均降水量在800～1 200mm之间时,HIMS模型和SIMHYD模型模拟效果最好.2)当流域面积大于600km2时,流域空间异质性增加;当流域面积小于400km2时,降雨-径流非线性特征突出;HIMS模型和SIMHYD模型模拟精度降低.3)当流域多年平均降水量大于1 200mm时,超渗产流机制不完全适用;当流域多年平均降水量小于800mm时,流域局部产汇流现象普遍、降雨-径流非线性特征突出;HIMS模型和SIMHYD模型模拟精度降低.

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。

基于模块的分布式水文模拟系统及其应用

由于水文循环过程的复杂性和空间变异性,集成不同的水循环模型,基于模块化结构、构建面向多目标的水文模拟系统已经成为当今水文模拟技术发展的一个重要方向。本文从科学研究和水资源管理的实际需要,首次研发国内基于模块化的分布式水文模拟系统,并提出了“信息化水文模拟系统(HydroInformaticModelingSystem,简称HIMS)”。HIMS是一个以水循环信息平台为基础,基于组件式结构设计的开放式综合水循环模拟系统,侧重于分布式水文过程的模拟与应用。文中对HIMS的设计思路,主要功能与结构进行了详细介绍,包括基于国产GIS软件SuperMap的水循环信息系统、模型数据前／后处理系统和水文模型方法库系统。其中,HIMS的水文模型方法库系统集成了水文过程方法库和多种水文模型,并提供定制水文模型的功能。HIMS的提出发展了水文模型理论和建模技术,拓宽了国内分布式水文模型的研究思路。

水循环综合模拟系统的降雨产流模型研究

重点阐述国内自主研发的水循环综合模拟系统(HIMS,hydro-infomatic modelling system)降雨产流模型的新发展。HIMS原有产流计算主要是基于降雨动态入渗机制的LCM模型,该产流模型是通过大量野外小流域观测试验提出的经验模型。为进一步揭示其物理机制,HIMS研究团队基于物理机制清晰的Green-Ampt模型,提出了新的GAF模型。从理论上通过GAF模型可以直接推导出LCM模型,以及SCS-CN模型,并证明了LCM模型是GAF模型的高精度幂指数近似,而SCSCN模型是GAF模型的倒数线性近似解简化;通过对GAF模型解析解的深入分析,提出了两参数SCS-CN修正模型,使之包含了雨强的影响。

住院电子病历常见问题及解决方案

在医院住院电子病历使用过程中,问题主要出现在电子病历模板、与其他系统接口程序、系统管理3个方面。文章列举这3方面具有典型意义的案例并提出了解决方法,供系统使用、维护人员参考。

中控交通综合管理信息系统在高速公路运营管理中的应用

中控交通综合管理信息系统以HIMS为依托,能完成对各种设备,交通事故统计等进行管理,生成对应的报表,系统基于.NET Framework环境,C#语言开发,采用分层架构设计,加入ASP.NET 2.0、Sql Server 2000、AJAX、NHibernate等技术,最终给用户提供简单易懂的管理界面,可以满足高速公路日常运营的无纸化办公管理.