缺乏实测径流资料的模型试验水沙设计——以某抽水蓄能电站下水库为例

在缺乏实测径流资料的地区开展河流模拟试验,径流、泥沙等参数的合理选取尤为重要。以某抽水蓄能电站下水库模型试验为例,对其坝址处的水文泥沙设计进行了研究。在进行径流系列设计时,采用水文比拟法对同流域有资料的水文站及设计水文站径流系列依次进行延长,得到坝址处1959~2012年54年的径流系列设计成果。在进行泥沙系列设计时,利用参证站泥沙实测资料与设计站少许资料,采用水文比拟法和经验公式法,分别对悬移质和推移质泥沙进行分析,推得参证站水沙关系式,再结合实际采样成果,推演出坝址处1959~2012年54年的泥沙系列设计成果。研究成果为动床物模试验与水沙数值模拟提供了必要的基础数据,采用的研究方法对缺乏实测径流资料地区的水文泥沙设计具有一定参考价值。     

缺乏实测径流资料的模型试验水沙设计研究 ----以某抽水蓄能电站下水库为例

在缺乏实测径流资料的地区开展河流模拟试验,径流、泥沙等参数的合理选取尤为重要。以某抽水蓄能电站下水库模型试验为例,对其坝址处的水文泥沙设计进行了研究。在进行径流系列设计时,采用水文比拟法对同流域有资料的水文站及设计水文站径流系列依次进行延长,得到坝址处1959~2012年54年的径流系列设计成果。在进行泥沙系列设计时,利用参证站泥沙实测资料与设计站少许资料,采用水文比拟法和经验公式法,分别对悬移质和推移质泥沙进行分析,推得参证站水沙关系式,再结合实际采样成果,推演出坝址处1959~2012年54年的泥沙系列设计成果。研究成果为动床物模试验与水沙数值模拟提供了必要的基础数据,采用的研究方法对缺乏实测径流资料地区的水文泥沙设计具有一定参考价值。     

基于SWAT模型的缺资料流域径流模拟研究

为实现流域水功能区水质目标管理,需要知道河道各控制断面的径流情况,然而中小河流常因水文站点缺乏而难以满足要求,为此,本文以赣江袁河流域为例,利用袁河上游芦溪、茅洲两站的实测资料构建了分布式SWAT水文模型,以月径流模拟的相对误差、相关系数和Nash-Suttcliffe效率系数3个指标为标准,对模型的敏感参数进行率定和验证.然后,利用已建立的袁河流域分布式SWAT模型模拟分析了下游无资料地区的径流数据.结果表明:以流域内有资料的区域为基础构建分布式SWAT分布式水文模型推求中下游无资料地区径流过程的方法具有物理成因、能够充分考虑流域的水循环特征,是一种缺资料流域推求径流比较实用的方法.     

考虑基岩裂隙作用的流域水文过程模拟

利用分布式水文-土壤-植被模型( DHSVM),根据枯期径流2段退水规律,建立基岩裂隙水运动的计算方法,实现了DHSVM的改进。根据东江星丰流域地形、土壤、植被及水文地质特征,采用现场观测、遥感资料分析及室内试验等手段,确定星丰流域植被、土壤、基岩裂隙特征参数。利用2003-2008年实测气象、水文资料进行参数率定和模型验证。采用扰动分析法分析改进的DHSVM参数对径流、蒸散发影响的灵敏度。结果表明：改进的DHSVM实现了裂隙含水层对径流的调节,能更好地模拟枯期基流,提高了流域水文过程的模拟精度。     

基于模糊识别理论的无资料地区设计径流典型年选择

根据模糊识别理论,对参证流域设计径流典型年进行模糊识别,构建设计径流典型年的模糊识别模型;运用级别变量特征值对设计径流典型年进行优选。对设计径流典型年按照水文比拟法进行修正,移植到设计流域上,推求设计流域的设计径流典型年。研究表明:将模糊识别理论与水文比拟法相结合进行无资料地区径流的分析计算,为无资料地区设计径流典型年的选择提供了定量的计算方法,弥补了无资料地区传统定性的选择设计径流典型年主观随意性较大的不足。     

基于物理机制的分布式水文模型对三峡区间径流的模拟

基于物理机制的分布式水文模型是无水文资料区域的径流模拟的一种有效手段,在对模拟效果的评价中,区间流域水文资料的短缺成为限制条件。针对此问题,该文以三峡区间径流模拟的效果评价为实例,借助区间模拟入流对干流洪峰的模拟作用,对其进行分析和评价。基于三峡区间GBHM(geomorphology-based hydrological model)分布式水文模型,模拟1989~2000年期间的区间径流,为三峡库区河道的HEC-RAS(hydrologic engineering center-river analysissystem)洪水演进模型提供侧向入流资料。比较计入和不计入区间模拟径流2种情况下库区河道洪峰流量的模拟误差,分析GBHM水文模型对区间径流的模拟效果。结果表明:在库区河道洪峰中区间径流占50%的洪水场次中,基于GBHM模型模拟的区间径流,可使洪峰的模拟精度提高到90%以上。基于物理机制的分布式水文模型对三峡区间径流的模拟,具有明显的作用。     

基于神经网络与半分布式水文模型相结合的缺资料区径流估计模型 ——以莺落峡流域为例

针对黑河上游莺落峡流域海拔较高区域降水缺测问题,基于半分布式水文模型TOPMODEL,利用神经网络(ANN)融合海拔较高区模拟降水与流域稀疏站点观测作为降水输入计算产汇流,并利用粒子群优化算法进行参数全局优化以同时率定TOPMODEL与ANN参数,从而构建基于ANN与半分布式水文模型TOPMODEL相结合的径流估计模型P-NN-TOP.利用1990—1995年莺落峡水文控制站观测日径流进行模型进行参数率定,利用1996—2000年的相应观测进行模拟验证,并借助所发展模型P-NN-TOP对2001—2010年的日径流进行估计与分析.结果表明:在模型率定和验证期,新发展的P-NN-TOP模型较其他模型表现出明显的优势,在观测站点稀疏情况下能较好地融合站点观测和模式模拟信息;并在兼具输入数据可获取性的同时提高了径流模拟的精度.此外,结果还显示2001年为模拟与观测日径流相关性的年突变点并从2004年开始明显降低,与上游水电站的开发使用在时间上基本一致,表明所发展的P-NNTOP模型能较为合理描述2001—2010年出山流量日变化,在探索径流估计新方法的同时也为类似流域的洪涝预警和水资源调配提供一定参考.     

基于启发式分割和近似熵法的径流序列变异诊断

对河川径流的变异研究不仅有助于掌握变化环境下径流的演变规律,还能提高水文分析、水文模拟以及水文计算结果的准确度。以渭河流域为研究对象,采用启发式分割和近似熵方法,对渭河年径流序列进行了变异诊断,诊断结果表明:林家村以上流域存在1971和1994年2个变异点;张家山以上流域无变异点存在;整个渭河流域存在1969和1993年两个变异点。此外,通过对渭河径流变异归因分析可知,该流域径流变异主要是由气候变化(1971年的El Nino和1994年的ENSO事件)与人类活动(水利工程建设、流域下垫面的改变以及大量开采地下水和地表水)的共同作用所导致的。     

枯季径流预报探讨

在分析研究流域气候特征及枯季径流来水规律的基础上,用水文方法分别建立了枯水期月径流预报模型。水文方法是利用水文序列资料建立自回归模型,用实测资料对预报模型进行了验证。     

水文资料缺乏地区水资源承载能力研究

如何解决水文资料缺乏问题一直是水资源承载能力研究中的难点和热点.本研究以贵州省都匀市为例,通过构建区域SWAT分布式水文模型模拟该市相关河流长系列径流资料、DPSIR模型选取评价指标和模糊综合评价法的定量计算等一系列手段对都匀市现状及未来的水资源承载能力进行分析和预测.结果表明都匀市近期的一系列水资源开发举措将提高其水资源的承载能力,而中期随着水资源开发利用程度的提高,其承载能力将有所下降,直至远期趋于平衡.承载能力评价结果能够为其可持续发展提供决策支持,保证经济、社会与资源、环境的协调发展.     

应用遥感资料分析地理因素推算地表年径流方法的初步探讨

本文根据水量平衡及水与地理因素密切相关的原理,应用遥感资料,判读分析了河南省内具有水文资料的40个代表性的中小流域的地理因素和水文特征,并进行了地质、地貌、植被分类制图。综合分析出各种地理单元与最大可能蒸发量关系图,利用该图由地理因素及年降水量即推算出年径流量。方法简便,精度比较满意,为水文资料缺乏或不足地区径流计算提供了一条新的途径。     

基于GIS空间分析的流域水文模型及其应用

将GIS技术应用于水文模型中发展起来的分布式降雨径流预报模型成为近年来流域水文模拟发展的主要趋势．针对流域内降水及下垫面条件具有时空分布不均匀的特点,通过DEM将流域划分为若干子漉城单元,并以TOPMODEL模型为理论基础设计了一个分单元处理产流和汇流过程的分布式降雨径流模型．结合西南某水库汛期入库径流资料进行模拟计算,实验结果表明该模型具有较好的应用效果．     

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。     

基于遥感与区域化方法的无资料流域水文模型参数优化方法

针对无资料流域径流预报的难点, 探讨水文模型参数优化的共性问题, 综述区域化方法和遥感方法的研究现状。首先从水文模型参数优化面临的共性问题, 即水文地理数据生成、目标函数构建和优化方法选择等问题出发, 分析其对参数优选结果的影响, 并归纳出当前广泛认可的解决方案。然后结合区域化方法的技术原理和研究进展, 着重论述测站密度对区域化方法性能的影响, 并分析该方法在中国的适用性。接着从研究区域、水文模型结构、遥感资料以及率定目标等方面归纳总结遥感方法优化水文模型参数的最新研究进展。最后对区域化方法和遥感方法的优缺点及未来发展前景进行对比分析, 为中国无资料或缺资料流域径流预报实践提供参考。     

水文时间序列趋势分析方法初探

本文全面介绍了水文序列趋势性变化的常用分析方法,用陆水流域某站的年径流资料系列对各种方法的计算过程进行了说明,并对有关问题进行了讨论。     

SCS模型在黄河中游次洪模拟中的分布式应用

针对SCS模型存在的空间描述能力有限等问题,使用概念性源汇(source-to-sink)汇流方法,替换原有的无因次单位线汇流方法,建立基于栅格的分布式SCS模型,并引入2个参数对SCS模型的径流量计算方法进行修正.选择黄河中游八里胡同水文站控制小流域检验了模型.检验结果表明:建立的分布式SCS模型不仅较好地再现了5场典型洪水的径流过程,还能给出分布式径流深等数据供空间分析参考;改进后的参数确定方法使得SCS模型的CN值既能反映区域间类似下垫面组合之间的差异和土壤初始含水量对产流的影响,又无需利用大量的观测资料重新对其进行率定,可供无资料地区的水文模拟参考.     

雅鲁藏布江奴下水文站以上流域水文过程及其对气候变化的响应

以雅鲁藏布江奴下水文站以上流域为研究对象,针对缺资料流域的水文计算和预测问题,采用流域水文模型THREW,用地面气象观测、遥感植被覆盖和积雪面积等资料,基于断面水文监测数据对模型进行率定,应用CMIP5数据对径流演变进行预估。结果表明:对于雅鲁藏布江奴下水文站以上流域,THREW模型对1991—1995年率定期月径流模拟的纳什效率系数为0.75,对1996—2000年验证期月径流模拟的纳什效率系数为0.76;IPCC AR5所设置在CO2排放量最大的情况下,径流明显增加。     

全球月平均蒸发数据在流域径流模拟中的适用性

利用分布式水文模型CREST对淮河史灌河流域梅山水库1978-1987年的入库径流过程进行了参数自动率定和验证,对比分析了实测蒸发数据与全球月平均蒸发数据对径流模拟结果的影响程度,同时进行了蒸发影响效果的误差对比实验.结果表明,采用全球月平均蒸发数据来驱动模型,替代模型运行中所需的实测蒸发数据,具有较好的模拟效果,同时...     

最小生态径流的内涵及计算方法研究

从生态学的角度出发,论述生态环境用水的重要组成部分——最小生态径流的概念及其计算方法．列举了国内外最小生态径流的各种计算方法,如国外的最小连续30d平均流量法、7Q10法、Tennant法、R2CROSS法、河道湿周法和IFIM法,国内的环境功能设定法和水质目标约束法等．结合现有国内外的各种最小生态径流计算方法,针对生态水文的实际情况,提出了新的计算方法——逐月最小生态径流计算法和逐月频率计算法．利用洛河和伊河的天然径流资料,对不同方法计算结果的合理性进行比较分析．     

小兴安岭典型集水区水文过程模拟研究

以GIS技术及数据库、计算机编程语言为基础,根据东北森林动态规律、年内积雪及冻土冻融特性规律,构建了分布式水文模型——NEHM,并采用NEHM模拟小兴安岭汤旺河流域典型集水区逐日径流过程,基于育林沟水文观测站2004年实测资料分别对比了生长季径流总量和日径流模拟结果.结果显示,生长季径流总量模拟值和真实值比较接近,日径流量模拟的效率系数(Ens)和相关系数(R2)均高于0.75.在此基础上,设置不同降水量情景,同时采用NEHM模拟了观测点所在栅格地表径流水量的变化.结果表明,通过NEHM模拟,能够体现出降雨变化对水文过程的影响.