中国水文区划及水文分区方法综述

水文区划是水资源规划的重要依据,也是无资料地区水文研究的有效手段。中国早期的水文区划工作主要是适应水资源规划的需求,全国性的水文区划主要出现在1950s,20世纪末集中出现了更精细、完善的省级水文区划研究。水文分区是水文区划工作的核心内容,主要包括分区指标和分区方法的确定。当前采用的水文分区指标主要包括气候、水文、下垫面三类,水文分区方法以聚类方法为主。目前主要用于解决水文缺资料问题,同时也发展出生态水文分区方法,提高了生态性评价的合理性。基于当前研究进展,提出未来研究重点如下:(1)在水文分区中纳入水文相似理论;(2)水文区域性规律研究及其在水资源、环境、生态等领域的应用;(3)水文分区结果的检验与科学解释。本研究可为区域水资源规划、水文模型参数移植、生态环境保护等提供理论依据。

水文相似流域最大熵优选模型研究

在分析相似流域优选的常见方法基础上,提出综合考虑各指标权重的不确定性和综合值的可区分性,建立最大熵优选模型,包括样本数据特征值的预处理,目标函数的构建与求解,优选评价模型的建立等步骤。实例研究结果显示:最大熵优选模型可根据各流域指标特征值的综合值,准确地将包括设计流域在内的各个流域进行分组,优选出可作为参证的流域进行水文分析。最大熵模型优选结果与其他方法结论一致,在综合值的可区分性上明显优于其他方法,分组结果更加准确可靠。

基于地形特征的流域水文相似性

流域地形控制着地表径流的路径和累积水量的空间分布。地形指数ln(a/tanβ)反映了径流在流域中任一点的累积趋势以及重力使径流顺坡移动的趋势 ,流域地形可以用地形指数的空间分布来表示。地形指数可用作水文相似性指数 ,即具有相同地形指数的点对降雨具有相同的水文响应。TOPMODEL利用地形指数频率分布计算流域径流过程 ,可以认为 :具有相同地形指数频率分布的流域具有水文相似性。分析认为长江流域上游的沿渡河流域与香溪河流域具有水文相似性 ,利用香溪河流域率定的模型参数计算的沿渡河流域径流过程 。

DEM流径算法的相似性分析

流径算法是分布式水文模型、土壤侵蚀模拟等研究中的关键技术环节,决定着汇水面积、地形指数等许多重要的地形、水文参数的计算。本文以黄土高原两个典型样区的不同分辨率DEM为研究对象,对常用的五种流径算法(D8、Rho8、Dinf、MFD和DEMON)通过相对差系数、累积频率图、XY散点分布图等进行了定量的对比分析。结果表明:算法的差异主要集中在坡面区域,汇流区域各类算法的差别较小;算法差异在不同DEM尺度下都有所体现,但高分辨率下的差异会更明显;在地形复杂区域,多流向算法要优于单流向算法。研究也进一步指出汇水面积、地形指数等水文参数对流径算法具有强烈的依赖性。

水文相似性研究进展

针对现有研究对水文事件相似性关注不多,且水文事件相似性缺乏统一概念的问题,从流域和水文事件两个层次阐述了水文相似性的概念,系统回顾了水文相似性在模型参数区域化研究、水文时间序列相似性分析等方面的最新进展,总结了研究中存在的问题并做出展望;指出水文相似研究应从加强内在机理性、提升水文模型参数区域化水平、强化水文事件相似性在实时预报调度中的应用等方面继续深入研究。

紫色土丘陵区小流域泥沙输移的分形特征及输移比模型

综合分析了紫色土区小流域泥沙输移的特征。根据研究区库塘淤积资料及单元小流域地面侵蚀模数，计算了不同集雨面积小流域的泥沙输移比。应用分形理论的自相似原理，探讨了泥沙输移比与小流域集雨面积的关系，并得出泥沙输移比（ＳＤＲ）的统计模型，可用于估算紫色土丘陵区资料短缺小流域的输移比和产沙量。