用TOPMODEL模型模拟流域枯水径流

TOPMODEL模型是以地形为基础的半分布式流域水文模型，被广泛地应用于流域水文模拟中．用该模型对东江流域中的四个流域进行枯季日径流过程模拟，在对模拟结果进行初步分析的基础上，着重以连续多日最小平均流量、基流分割结果等描述枯水径流特点的枯水特征值为研究对象，分析用TOPMODEL模型所模拟出来的枯水流量的模拟精度．综合研究结果表明，采用该模型来模拟枯水期的流量过程可以达到较高的模拟精度．     

东江流域土地利用变化对径流的影响分析

将流域水文模型HSPF与元胞自动机-马尔科夫(CA-Markov)土地利用预测模型结合,定量评价了东江流域未来土地利用变化的径流响应;并且模拟分析了不同降雨情景下土地利用变化的水文响应。结果表明:HSPF模型可以较好的模拟东江流域的月径流过程,可用于东江流域长期水文变化的评价与研究;未来土地利用变化引起的总径流的改变较小但是地表径流的变化较显著;未来土地利用变化情景下高、低流量值都有所增长,随着城镇建设用地面积比例的进一步增加高流量值随之增长而低流量减少;随着降雨量的增加,径流对于未来土地利用变化的响应程度减弱,降雨量减少,未来土地利用变化的水文效应增强;总的来说,4种降雨情景下未来土地利用变化对总径流的影响都不大,但是对地表径流有较显著的影响。研究过程和结果可为东江流域水资源规划及相关管理决策提供参考。     

基于不同气候变化情景的东江流域水资源量预测研究

采用半分布式水文模型HSPF,结合1978-1998年东江流域实测气象数据和5个气候模式在3种RCP气候情景(RCP8.5,RCP4.5,RCP2.6)下基准期(1960-2000年)和未来时期(2020-2070年)降水、蒸发情景模拟结果,在对东江流域径流模拟检验基础上,对2020-2070年东江流域水资源量做了深入分析。结果表明,HSPF模型能很好模拟东江流域年、月径流以及洪水期径流变化,博罗站的NASH系数均超过0.81,PBIAS低于10%,RSR低于0.45;所选取气候模式能很好的反映研究流域气象数据在年内分布情况。对未来气候和东江流域水资源量模拟结果表明:1 2020-2070年不同气候变化情景下东江流域降水及蒸发量在RCP2.6和RCP4.5情景下均呈上升趋势,而在RCP8.5情景下,东江流域蒸发量则呈现下降趋势;2未来东江流域多年月均径流量呈增加趋势;3未来东江流域不同频率下的洪水和枯水流量均呈不同程度的增长。相对于基准期,未来时期的洪水天数呈增长趋势,洪水灾害有加剧态势。     

综合误差系数在新安江模型参数全局优化中的应用

采用SCE-UA算法以及综合误差系数的方法构建考虑多因素的单目标函数,并将其应用于新安江模型的参数率定。以皖南山区芦溪流域为例,分别对流域的日径流过程及次洪过程进行模拟,均取得良好的应用效果。研究结果表明,在目标函数中考虑多个精度评定指标,能够使新安江模型模拟结果的整体效果很好,进而更准确地描述流域的水文过程。     

基于线性矩法的东江流域区域枯水频率分析

线性矩法是在概率权重法基础上发展起来的一类分布函数参数确定方法．以年最小七日平均流量作为枯水径流的统计特征量，在水文站点一致性分析、水文相似区鉴别的基础上，以常见的5种三参数分布函数：Generalized Pareto分布（GPA）、Generalized Extreme-Value分布（GEV）、Generalized Logistic分布（GLO）、LogNormal分布（LN3）和Pearson type Ⅲ（PⅢ）为研究对象进行东江流域区域枯水频率分析．分析结果表明，LN3为最适合东江流域的区域枯水分布．将实测枯水流量与采用区域化方法所得到的枯水模拟结果进行对比分析，结果表明区域化所得到的模拟精度较高，可以满足实际需要．     

VIC模型与新安江模型径流模拟对比研究

分别选取VIC模型与新安江模型作为分布式和集总式水文模型的代表,以太湖上游山区西苕溪流域为例,以Nash-Suttcliffe效率系数为目标函数,用SCE-UA (shuffled complex evolution algorithm)自动优化算法进行参数自动率定,探究不同结构的模型在径流模拟中的差异性.模拟结果表明:VIC模型和新安江模型在该地区日降雨径流模拟中都表现出了较好的适用性,率定期模型效率系数分别为0.76和0.77,验证期分别为0.84和0.82;但是在月时间尺度上,VIC模型和新安江模型则表现出了较大的差异,率定期分别为0.78和0.87,验证期则分别为0.85和0.91;从月均方根误差和平均绝对误差来看,新安江模型也表现了更好的模拟性能.从丰水(25％)、平水(50％)和枯水(25％)三个流量等级探究VIC模型和新安江模型的模拟及预测效果,结果显示:VIC模型在丰水时模拟较好,新安江模型在平水和枯水时模拟较好,尤其是在低流量时,模拟能力远优于VIC模型.     

天山山区径流模拟模型研究

对SMAR模型(土壤蓄水计算及演进模型)作了改进,增加了气候输入及积雪融雪模块,用来对天山山区流域径流进行模拟。流域高差较大,水文气象特征值有沿高程分带规律,故对流域作了分带处理,相应的模型参数值各带不同。模型结果表明,该模拟比较成功,可用于天山山区流域的径流模拟和水文评价。     

新安江模型在乌江独木河流域的应用与改进

为了提高新安江模型在喀斯特地区的模拟精度,以贵州独木河流域为研究对象,使用新安江模型对该流域进行了径流模拟研究.根据模拟分析结果和岩溶地区独特的水文特征,提出了改进新安江模型的3种设想,并对第1种设想(3层蒸散发结构改为2层蒸散发结构)进行了验证.对比分析结果表明,改进后模拟结果的平均确定性系数比改进前的高0.02,改进后的新安江模型可供类似地区的径流分析借鉴.     

格林-安普特降雨径流模型改进及初步应用

将基于土壤及降雨资料计算得出的具有物理基础的下渗能力分布曲线引入格林-安普特降雨径流模型,选择中国和美国2个半干旱流域作为研究区域,将改进后的格林-安普特模型与原模型及新安江模型进行模拟对比,研究改进后模型的应用效果及其在半干旱地区的适用性。结果表明:在2个半干旱流域,改进格林-安普特模型模拟结果均好于原始格林-安普特模型及新安江模型;增加的具有物理基础的下渗能力分布曲线能够更好地反映流域内各位置下渗能力随降雨和时间变化的特点,更加精确地计算出流域内下渗量及产流量;半干旱地区洪水多由短时强降雨引起,产流主要以超渗地面径流为主,降雨观测精度和降雨强度对模型模拟精度影响较大;改进格林-安普特降雨径流模型能够在半干旱地区洪水预报中发挥作用。     

喀斯特流域地貌类型对枯水径流特征的影响分析

从水文地貌流域系统的角度出发,分析喀斯特流域地貌类型与枯水径流的关系,并作枯水流量频率分析计算,按地貌形态组合类型把流域分为喀斯特流域、喀斯特化流域和非喀斯特流域3种类型,初步建立喀斯特流域地貌类型对枯水影响的回归方程并检验,揭示喀斯特地区枯水径流的规律,为分析和预测枯水径流提供理论依据。     

基于GLUE方法的流域水文模型的不确定性分析

以东江流域中的星丰流域为研究对象,采用GLUE方法探讨了TOPMODEL模型在水文预报中的不确定性.研究结果表明,模型中的参数m、T0和RV较为敏感,它们的微小改变都将影响模拟结果,而参数SR0不太敏感.从两场次洪水的流量过程线可看出,模拟得到的流量过程线的上、下边界并不能完全包含实测流量过程线,总有一些实测流量落在90%的置信区间之外,说明TOPMODEL模型并不能完全模拟出该流域的流量过程,这正是由于模型的不确定性而引起的.     

基于SCEM—UA算法的新安江模型在梅山水库流域上的应用

将SCEM—UA算法内嵌于新安江模型中,利用梅山水库流域水文资料对该算法优选的参数结果进行分析．参数优选主要针对模型的敏感参数,并用实测资料对其验证分析,最后计算洪水精度评定指标分析高水过程模拟结果．研究表明,SCEM—UA算法能够快速有效地对新安江模型参数进行优选,并且基于该参数率定结果的新安江日模型在梅山水库流域上运行效果良好．     

基于栅格的分布式超渗产流水文模型构建及比较

利用具有物理机制的Green-Ampt下渗方法并考虑降雨间歇土壤含水量再分配计算栅格内产流;同时考虑河道排水网络的水量交换,采用逐栅格的Muskingum-Cunge演算法进行汇流,构建了基于栅格的分布式超渗产流水文模型(Grid-GA模型).同时还建立了基于子流域的Green-Ampt水文模型、以及增加超渗产流机制的新安江模型.将这3个模型以及新安江模型应用于半湿润的沂河高里流域,结果表明,4个水文模型均能很好地进行水文过程的模拟,证明所构建的模型结构合理.     

东江流域枯水径流的频率分析

将线性矩法应用于东江流域由13个子流域所组成的研究区域。线性矩法具有良好的参数估计性能。利用广泛应用于枯水研究中的概率点据相关系数检验法,采用5种有效的统计特征量较为深入地分析了6种常用的三参数分布函数,即GEV、GLO、LN 3、GPA、P 3和LP 3分布的区域频率特性。概率点据相关系数检验法和四阶线性矩检验法的计算结果表明,当采用三参数对数正态分布(LN 3)作为研究区域上的枯水频率分布线型时,这5种统计特征量均为最优。因此,建议采用LN 3分布来确定东江流域年最小七日设计枯水流量。     

基于Holtan产流的分布式水文模型

基于GIS与DEM技术,构建基于Holtan产流的分布式水文模型(Grid-Holtan模型)。模型以栅格为计算单元,栅格产流采用基于Holtan下渗方法的超渗产流计算,坡面汇流和河道汇流均采用逐栅格的一维扩散波水流演算模型模拟。将Grid-Holtan模型、陕北模型与新安江模型应用于半干旱的沁河孔家坡流域。结果表明,Grid-Holtan模型、陕北模型的模拟效果好于新安江模型,GridHoltan模型洪峰模拟效果更好。     

基于SRTM DEM的浙江八大水系特征提取与精度分析

选用SRTM DEM(90m)数据,利用Arc Hydro Tools分别实现了浙江八大水系(除运河流域)的边界提取和流域划分。通过计算流域的相关水系因子(如流域面积、流域周长、流域平均分支比等),以及与1/25万数字水系河网的比较,进行提取水系的精度分析。结果表明,流域面积是反映水系提取精度的重要指标;其他因子反映较小。同时,应用SRTM DEM数据提取水文特征具有较高的精度,显示了其在更新水文研究基础数据方面的优势。     

雅鲁藏布江拉萨河流域水文模型应用比较研究

雅鲁藏布江是我国水能资源最丰富的河流之一,拉萨河作为雅鲁藏布江支流中流域面积最大、最长的河流,更是西藏自治区水利开发的重点,但拉萨河流域水文模型应用研究甚少。本文介绍改进的TOPMODEL,并应用该模型和新安江模型对拉萨河流域进行水文模拟,结果表明：两模型都取得了较好的模拟效果,弥补了雅鲁藏布江拉萨河流域水文模型应用研究的不足,为开展缺资料地区的水文模型应用研究进行了一定的尝试。     

概念性水文模型参数自动优选方法的比较研究

介绍了3种参数自动优选方法：罗森布瑞克法（Rosenbrock）、单纯形法（Simplex）和基因法（Genetic）。应用4个流域的水文资料，以三水源新安江模型为例，分析了基因法参数L和IMAX对优选结果的影响；对这3种优化方法的收敛程度、参数初值的选定以及不同组合情况的优选结果进行了比较研究。结果表明，基因法参数取IMAX＝5000，L＝10时比较合理；3种优化方法各有优点，基因法不依赖于参数初值的选定，罗森布瑞克法收敛速度快，单纯形法精度较高，建议以基因法优选结果为初值，然后采用罗森布瑞克法，最后采用单纯形法，可以得到最佳的优选结果。