平原河网地区SWAT模型子流域概化方法

针对平原河网地区SWAT模型子流域概化过程中存在的主要问题:1)基于DEM提取的河道和流域与实际不符;2)平原河网地区河道常分汊或呈网状,使SWAT模型无法识别;3)水利工程影响汇流过程,分别提出了相应的解决方案:1)基于高程值对原始DEM进行修正或人工绘制河道和子流域;2)将分汊河道处理成跨流域调水或对网状河流进行合理概化;3)人工划定子流域和增设虚拟水库.该方法在案例研究区的应用结果表明子流域概化结果比较符合平原河网地区实际水文过程,能够满足后续模型构建和应用的要求.     

适合沼泽湿地地区的分布式次降雨径流模型

根据流域降雨径流的基本过程,在充分考虑了流域下垫面水文要素和各种参数的空间异质性的基础上,建立了一个网格型的分布式次降雨径流水文模型.模型基于DEM将流域离散为栅格计算单元,将整个流域降雨径流过程分为产流和汇流两大部分.产流采用考虑地表覆被类型和土壤类型的SCS模型;汇流根据水流特性分别采用运动波方程和Muskingum-Cunge法基于分级汇流的思想进行汇流演算.模型结构简单、参数较少,大多数参数可利用DEM、土地利用类型图直接获取,少数敏感参数通过率定确定.应用研究区内的实测数据对模型进行检验,结果表明:确定性系数都在0.8以上,洪量和洪峰的相对误差基本在10%以内,峰现时间的绝对误差不超过2小时,其结果令人满意.     

栅格型新安江模型的参数估计及应用

根据新安江模型与一维扩散波模型理论,构建了基于栅格的新安江(Grid-Xin’anjiang)模型.该模型以DEM栅格为计算单元,将每个单元的产流量划分为地表径流、壤中流以及地下径流3种水源,最后再根据栅格间的汇流演算次序,利用扩散波汇流方法依次将各种水源演算至流域出口.模型在进行产汇流计算时,考虑了栅格之间的水量交换以及河道排水网络的影响.以流域地貌特征、土壤及植被类型等下垫面条件为基础,研究了模型参数的估计方法,并对其进行了验证.将模型用于安徽省屯溪流域的洪水模拟,取得了良好的应用效果.     

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ArcGIS的流域水文特征分析

水文模型始终是水文科学研究的重要手段与方法之一。数字高程模型(DEM)是构成GIS的基础数据,利用DEM可以提取流域的许多重要水文特征参数。通过对DEM流域水文特征信息提取的基本原理与实现手段的研究,应用地理信息系统软件ArcGIS 9.3所提供的水文分析工具箱实现了流域水文特征信息的提取。通过提取结果与原始区域影像图的对比,证实通过DEM数据提取的流域水文特征信息与实际河流水系特征基本吻合。因此,应用DEM提取流域水文特征信息的方法是可行且有效的。     

基于ArcGIS的数字河网模拟

本文主要应用ARCGIS8．3地理信息系统软件中的水文分析模块对DEM模型进行空间分析，从而生成壁山县水流方向图，集水能力图，流域河网图等图件，从而总结了根据流域的数字高程模型（DEM）自动提取河网水系的方法。该方法自动化程度高，在分析流域的河网水系结构特征时具有一定的应用价值。     

不同地貌类型区DEM空间内插算法精度评价

数字高程模型(DEM)是数字地貌形态表达最为常用的基础数据,在工程建设规划设计、地貌定量分析、流域水文和土壤侵蚀模拟分析、土地利用、数字地质、遥感图像辅助分类等方面具有重要的用途.通过数字化等高线空间内插生成DEM是当前的主要技术手段之一,不同的空间内插算法和不同的地貌区域应用对DEM生成的质量和精度有重要的影响.本文选择了丘陵、山地和高山地3种地貌类型区,利用国际上流行的DEM专业化插值ANUDEM方法及另外5种典型常用的空间插值方法生成DEM,然后通过任意点法、等高线回放法及三维可视化叠加分析方法对生成的DEM进行了精度对比分析.结果表明,3种地貌区ANUDEM算法生成的DEM精度最高,IDW算法其次,THIESSEN算法、Kriging算法和自然邻域法精度相似,样条函数法精度最低.同一种空间插值方法,在地形起伏越大的地区,生成的DEM精度越低.     

基于DEM的河网缓冲区生成方法研究

在洪水灾害危险程度区划中,需建立河网缓冲区.但是,不考虑地形影响而只按河流等级给定缓冲区宽度,则不能很好地反映实际情况.为解决这一问题,利用长江中下游的DEM和河网分布图,提出了基于DEM的河网缓冲区生成方法:利用无填洼的DEM生成流水网,进而生成子流域;挑选出河流和湖泊经过的子流域并将其进行合并,以合并后的结果作为河流和湖泊的缓冲区.结果表明,基于DEM的河网缓冲区生成方法能够生成符合实际情况的河网缓冲区.     

基于空间分布流速场的单位线推求及应用

为了考虑地形坡度对汇流的影响,利用空间分布流速场分析地貌瞬时单位线,坡地单元与河道单元的汇流速度采用不同的计算公式,同时考虑流速沿河道向下游的变化.基于数字高程模型(DEM)计算每一网格的汇流时间,将其看作随机变量进行统计分析,得到汇流时间的概率密度分布———地貌瞬时单位线(GIUH).该方法在沿渡河流域的应用效果较好.     

基于TanDEM-X和ERS数据的InSAR提取DEM的实验研究

以天山地区为研究区域,利用干涉合成孔径雷达干涉测量技术(In SAR)分别对Tan DEM-X和ERS获取的数据进行干涉处理生成数字高程模型(DEM),结合SRTM DEM和我国1∶5万数字高程模型标准,对所获取的DEM的精度进行比较和分析.结果显示,由于实验区域地形复杂、高程变化剧烈且植被茂密,2组数据生成的DEM与SRTM DEM之间的整体差值偏大,标准差分别为11.55 m和16.74 m,但Tan DEM-X数据获取的DEM精度更高.结果表明,在地形复杂区域Tan DEM-X数据能够监测到C波段数据所不能监测到的细节,其生成DEM的结果较ERS数据具有明显优势.     

GIS在九龙江流域农业非点源污染信息数据库建立中的应用以五川小流域为例

运用GIS软件MapInfo、ARC/INFO工作站和ArcView3.2建立五川小流域的农业非点源污染信息数据库,包括小流域边界、水系、土地利用现状图及地形图等.利用五川小流域等高线、高程点制作TIN,建立流域数字高程模型(DEM),并在DEM的基础上进行表面分析,提取坡度、坡向、坡长等.运用ArcView的水文分析模块模拟流域的地表水网分布、水网密度.为五川流域农业非点源污染模拟研究提供了基础数据平台,为九龙江流域农业非点源污染研究提供经验借鉴.     

基于SWAT模型的鄂西犟河流域非点源污染模拟

分析非点源污染对于水污染防治具有重要的指导意义,运用数学模型模拟是非点源污染研究的重要方法之一.该文为了解犟河流域的非点源污染的时空分布特征,为当地提供污染防治的研究依据,基于SWAT(soil and water asssesment tool)模型,在缺乏水文资料的犟河流域采用参数移植法进行非点源污染模拟.结果表明：可以采用参数移植法,通过上级流域的模拟得到用于犟河流域模拟的各参数.模型模拟精度评价分别为(氨氮R2＝0.77,NSE＝0.75;总磷R2＝0.77,NSE＝0.73).研究表明SWAT模型在犟河流域具有适用性,基于SWAT模型进行的非点源污染模拟的时空分布特征明显,犟河流域经过多年治理,其污染负荷量均表现出下降的趋势.     

洱海流域农业面源污染与水环境变化的关联分析

随着点源污染得到有效控制与治理,农业面源污染已成为湖泊水环境污染的主要来源.该文利用等标污染负荷法和相关统计、调查数据,计算了2006年～2014年洱海流域农业面源污染负荷,在此基础上,运用灰色关联分析方法,测度了农业面源污染与洱海水环境变化的关联性.研究揭示：1) 2014年流域农业污染的总排放量为8 303.63 t,折算成等标排放量COD、TN和TP分别为325.85、1371.29和420.10 m3/a,表明TN为污染超标的主要影响因子;2) 畜禽养殖关联度为0.71,种植业关联度为0.63,表明农业发展整体对洱海水环境影响较大,其中,大蒜、水稻、牛、猪的关联度分别为0.70、0.69、0.74、0.74,贡献率分别为9.35%、10.90%、35.09%、13.19%;3) 从空间分布看,海北片区的三营镇、右所镇、茈碧湖镇为流域重点污染源区,且流域主要污染物的增减变化具有一定的空间非均衡性.据此,探讨了未来洱海流域基于水环境保护的农业发展策略.     

太湖西苕溪流域非点源污染研究述评

西苕溪是太湖重要的来水支流,非点源污染是导致西苕溪水质恶化的主要因素,鉴于对防治太湖富营养化和水华等环境问题的关注,近年来有不少对太湖水源区非点源污染的研究.本文从非点源污染源调查、污染负荷估算与模拟、污染的影响因素与机理等方面初步梳理了近年来西苕溪流域非点源污染的研究进展.明确了西苕溪流域非点源污染的一些基本特征,如...     

用AGNPS模型对农田侵蚀控制方案的模拟

非点源污染负荷计算模型 ,可为污染控制提供有效的决策支持。将 AGNPS(agricultural non- pointsource)模型与地理信息系统 (GIS)技术相结合 ,在建立云南省捞鱼河小流域试验区基础信息数据库的基础上 ,根据现场观测数据 ,对模型进行了标定 ,并模拟评价了几种常用的侵蚀控制措施的效果。结果表明 ,AGNPS模型可以用于试验区。模型模拟的结果与已有经验和试验区的实际情况符合较好 ,可以为制定流域侵蚀控制规划提供有价值的参考     

HSPF模型及其在非点源污染研究中的应用

HSPF（Hydrological SimulationProgram-Fortran）模型是将数学方法应用于水文计算和预报形成的流域水文模型,可对陆地表面、亚表面和地下水的水文路线以及污染物的输移进行模拟,广泛应用于不同尺度流域的非点源污染模拟研究,为流域管理措施的制定和实施提供有力的依据．本文总结了HSPF模型的发展过程、模型的结构特点,分析了该模型在国内外应用实例中的可靠性以及存在的问题．最后根据该模型的限制因素,指出了应用中的改进方向．     

大宁河流域非点源污染不确定性分析

以大宁河流域为研究区,利用2000-2005年巫溪水文站实测的径流量、泥沙负荷对非点源污染模型进行参数率定和验证.采用蒙特卡罗方法分析径流量、泥沙负荷、吸附态氮、溶解态氮和总磷等非点源污染的不确定性影响因素.结果表明,如果忽略模型参数的不确定性会导致流域非点源污染负荷的低估,模型输入与输出的关系是非线性的.非点源污染的不确定性具有周期性变化规律,夏秋丰水期的不确定性大,春冬枯水期的不确定性小.并且径流的不确定性较小,泥沙和营养物的不确定性较大,不确定性来源与径流过程参数和土壤属性参数有很大关系.     

不同精度下地表稳定性模型的评价

地质灾害易发性评价是地质灾害调查评价的重要内容之一。SINMAP模型耦合了无限斜坡模型和稳态水文模型,是应用最广泛的地质灾害易发性评价模型之一。该模型的输入参数包括地形数据、岩土物理力学参数、降雨量数据,其中DEM的精度对地形参数影响较大。为了探明不同DEM解像度对模型评价结果的影响,以浙江省温州市文成县玉壶流域作为研究对象,利用5 m、12.5 m和30 m三种不同精度DEM分别进行了SINMAP模型的地质灾害评价计算,并对结果进行了统计分析与比较。分析结果表明,DEM精度对SINMAP模型下地质灾害易发性评价结果呈现明显的非线性,5 m精度条件下的无条件不稳定区域接近12.5 m精度的两倍,30 m精度的三倍。日最大降雨量超过100 mm情况下降雨量对模型输出值的影响并不大。     

密云水库流域非点源模型系统

以密云水库流域为研究背景,在对流域内各类污染源调查的基础上,集成应用流域数字高程模型(DEM)、土地利用、土壤、气象、水文与水质、农业管理措施等数据,建立了基于SW AT模型的密云水库流域非点源模型系统,并采用长系列实测数据对模型系统进行了参数率定和模型验证。结果表明,无论是潮河还是白河流域,径流和泥沙的模拟结果较好,决定系数(r2)和N ash模拟效率系数均达到了0.77以上;潮河流域入库总氮、总磷负荷的模拟结果要优于白河流域。研究表明,基于SW AT模型构建的非点源模型系统完全能应用于密云水库入库的非点源污染负荷模拟和预测。     

计算单元边长对分布式流域水文模型模拟结果的影响

具有物理基础的分布式流域水文模型通常采用DEM栅格作为计算单元,对地形信息具有均化作用,使得提取的坡度为非真值,且不同尺度栅格对应的该非真值差别明显,导致基于不同计算单元边长分布式流域水文模型的模拟结果具有显著差异。为了解决不同分辨率DEM模型对于模拟结果的影响,提出了一种栅格尺度与提取的流域坡度之间关系的归一化表示方法及对应的坡度矫正方法,该矫正方法中引入了可用于模型流速计算公式的坡度矫正系数。研究结果表明,计算单元边长对模拟结果的影响规律与对提取的流域坡度的影响规律完全一致,且提出的方法可以有效消除栅格均化作用对分布式流域水文模型模拟结果的影响。