基于卫星遥感降水反演产品在黄河源区的水文应用研究

多卫星遥感降水产品具有高时空分辨率、覆盖范围广等特点,弥补了传统地面观测时空上的局限性,并为无或缺资料地区提供新的数据来源。为评价TRMM 3B42-V7降水产品在地形复杂的高原山区的精度及适用性,以黄河源区为例,利用地面观测降雨站点对卫星数据的精度及适用性进行评估,并结合大尺度陆面分布式水文模型VIC进行水文模拟验证。研究结果表明:3B42-V7与地面观测站点的流域平均月降水之间的相关系数达到0.99;空间尺度上,流域尺度相关性优于网格尺度;时间尺度上,月尺度相关性较日尺度好。该产品可在一定程度上代替黄河源区的地面观测,但使用时需要根据实际情况对模型的参数重新率定。     

基于SWAT模型的黄河源区径流模拟

为了研究SWAT分布式水文模型在黄河源区的适用性,采用该模型对黄河源区径流进行模拟。使用黄河源区的DEM数据、土地利用数据、土壤数据和气象数据建立黄河源区的SWAT模型,利用SWAT-CUP软件和SUIF-2算法进行参数率定,以纳什效率系数(NSE)和相对误差(Re)作为模型的评判标准,分析SWAT模型对黄河源区的径流模拟效果。结果表明:黄河源区月径流模拟值与实测值吻合较好,模型模拟率定期(1975—2000年)和验证期(2001—2012年)的NSE和Re分别为0.81,-0.004和0.80,0.058,表明SWAT模型能够很好的模拟黄河源区的月径流。SWAT模型在黄河源区具有较好的适用性。     

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.     

基于多源降水融合驱动的WRF-Hydro模型在中小河流洪水预报中的适用性

从提高驱动数据(降水)的质量和时空分辨率出发,评估了基于混合地理加权回归截尾函数(MGWR-BI)多源降水融合算法的有效性,以及融合降水对WRF-Hydro模型计算结果的影响。将融合降水数据用于WRF-Hydro模型中进行子午河流域的洪水预报,并与站点实测降水数据进行比较,结果表明,融合降水的精度高于原始CMORPH卫星降尺度降水,融合降水数据驱动WRF-Hydro模型比CMORPH卫星降尺度降水数据能更好地预报与模拟洪水事件,WRF-Hydro模型具有中小河流洪水预报的潜在优势。     

黄河源区中雨近地面水汽输送特征及路径分析

为探明黄河源区中雨近地面水汽输送特征,采用拉格朗日轨迹模型HYSPLIT 4.9,利用2012-2016年NCEP/NCAR 0.75°×0.75°三维风场再分析数据、地面气象站点降水数据,对黄河源区中雨近地面水汽迹线进行模拟和聚类分析,探讨黄河源区水汽来源、水汽路径和不同水汽路径对源区降水贡献率.结果 表明:黄河源区...     

长江源区SWAT水文模型数据库构建及模型的率定与验证

建立长江源区SWAT水文模型数据库,预测长江源区长时间尺度的水量输出过程、趋势和规律,为研究长江源区水文循环过程对气候变化的响应奠定基础.通过收集与分析长江源区DEM(数字高程数据)影像图、水文、气候等数据,构建长江源区SWAT水文模型数据库,通过长江源区月均径流量、降水量、气温、蒸散发量等数据资料,对建成的模型进行参数率定和模型验证.结果表明,长江源区在1961—1966年和2006年以后的两个阶段内径流量增加;在1967—2005年径流量的变化趋势呈现波动下降.用建立好的SWAT水文模型在长江源区进行模拟,率定期的决定系数为0.84,模拟径流量与实测径流量误差为5.27%.验证期的决定系数为0.89,误差为3.34%.在率定期和验证期内,模拟数值符合度较高,该模型在长江源区较为适用.但春汛期(3—5月)的模拟径流量存在一定误差.SWAT水文模型在长江源区的实际运用可以进一步改进.     

黄垒河流域气候与土地利用变化对径流的影响

以山东胶东半岛黄垒河流域为研究区,构建了SWAT分布式水文模型,采用SUFI-2算法进行模型参数敏感性分析、率定与验证研究,对巫山水文站2011—2018年月径流量数据进行模拟,在此基础上设置3类变化情景,定量识别黄垒河流域内气候变化与土地利用变化下的水文响应情况。结果表明:1）SWAT模型在黄垒河径流模拟中具有较好的适用性,模型率定期的R2、E_NS分别为0.74和0.71,验证期R2、E_NS分别为0.69和0.72;2）综合型情景模拟分析得出,气候变化、土地利用变化及二者共同变化均引起流域内年均径流增加,分别使年均径流量增加0.14 、0.05 、0.19 m3? s?1,径流量对气候变化比土地利用变化更敏感,径流变化由气候变化主导;3）气候变化情景模拟分析得出,流域内年均径流量与降水变化成正相关,降水增加比降水减少对径流变化作用更显著,气温升高对流量变化有负效应,流量对气温升高比气温降低更敏感;4）极端土地利用情景模拟分析得出,城市扩张情景、耕地保护情景、退耕还林情景、城市绿化情景下,年均径流变化率分别为5.04%、2.71%、?8.17%、?4.23%,居民地、耕地具有增流作用,且居民地增流作用大于耕地,林地则具有较显著的减流作用. 需加强对流域内气温和降水,特别是强降雨的预测和防汛预警,并通过优化土地利用结构及空间布局减缓气候变化带来的水文负效应,实现流域水量平衡.      

基于S WA T模型的母猪河流域水资源时空变化特征研究

在山东胶东半岛母猪河流域构建了分布式水文模型SWAT,在模型参数敏感性分析、参数率定、模型验证的基础上,对研究区月水文过程进行模拟,并在此基础上分析了母猪河流域近年来水资源时空变化特征.研究结果表明米山水库水文站月径流过程模拟效果较好,率定期和验证期R2和ENS均在0.8左右.母猪河流域多年平均年径流深为372.5mm,西母猪河源区年均径流深较高,东母猪河子流域较低,流域年径流深基本上呈西高东低的空间分布特征.春夏两季与年径流深空间分布特征较为一致,而秋冬两季径流深空间分布较均匀.汛期7—10月份流域产流量约占全年总产流量84%,极易引发流域性大洪水,而非汛期产流量严重不足,流域水资源短缺问题十分严峻.     

基于SWAT模型的江西八里湖流域氮磷污染负荷研究

基于SWAT模型, 通过社会调查和统计数据获取模型所需的空间数据及污染源输入数据, 构建江西八里湖流域的氮磷负荷模拟模型, 并利用当地 2010—2014年的气象、径流和水质观测资料, 对模型进行率定和验证。依据该模型, 分别在时间和空间上对研究流域的氮磷污染物分布进行模拟。结果表明: 流域氮磷污染主要来自城镇生活源、农田施肥和畜禽养殖, 工业源最少; 氮磷负荷主要集中在汛期(5—9月), 占全年的55%, 汛期污染负荷主要受农村生活和农业施肥的面源影响, 随着降水增大等因素导致冲刷作用增强, 径流中总氮和总磷的负荷也随之增大。氮磷等营养物负荷主要分布在流域内人口密集的九江县、浔阳区和庐山区, 与对应区域大量城镇生活污水的排放相关。     

基于SWAT模型干旱区内陆河流域径流成分的模拟分析——以玛纳斯河上游为例

干旱区内陆河流域径流主要来源于山区降水,但降雨产流和融雪产流对山前绿洲水资源的时空供给周期与强度有很大不同,因此区分径流成分对流域的水文预报和水资源配置具有重要意义。本文以西北干旱区典型内陆河流域——玛纳斯河流域上游为例,基于历史逐月径流资料(1980-2000年),应用SWAT分布式水文模型对玛纳斯河上游径流成分进行模拟分析。分析结果表明:SWAT分布式水文模型可以有效的模拟玛纳斯河的径流变化特征,在率定期和验证期,Nash-Sutcliffe效率系数以及决定系数r~2分别高于0.81和0.89,达到评价标准。基于水量平衡原理的计算结果表明:多年流域的实际蒸散发量、地表径流量、土壤对地下水补给量、地下侧流量分别占降水量的53.54%、25.51%、17.60%和3.35%,进一步分析表明雪冰融水占降水量的64.50%,说明该流域的径流量主要来自雪冰融水,但各月降水量变化趋势与地表径流量的变化趋势具有一致性,说明大部分降水转化为径流的时间较短。该研究对流域水文预报和水资源调控具有参考意义。     

基于SWAT模型的柴河水库流域径流模拟研究

SwAT模型能与GIS结合模拟复杂流域不同土地利用条件下的水文和非点源污染过程.采用ArcSWAT对柴河水库流域进行径流模拟,利用2002-2003年的实测水量、降水数据进行参数率定,应用2004-2005年的实测数据进行模型验证.模拟结果表明,SWAT模型在柴河水库流域径流模拟中的适用性和可靠性良好,可为流域水文过程的预测提供可靠的模型基础.     

气候变化对我国华南沿海地区水资源的影响——以南流江流域为例

为研究气候变化对我国华南沿海地区的水资源的影响,以南流江流域作为研究对象,应用具有物理机制的分布式水文模型SWAT对流域径流进行模拟。以常乐站1970~1994年月径流数据对模型进行率定,以1995~2013年月径流数据进行验证,基于南流江流域气候变化预估成果设置20种未来气候情景,模拟不同气候变化条件下的流域水文过程,计算不同情景下南流江流域径流及蒸散发的变化,分析气候变化条件下的水资源响应程度。结果表明:月径流模拟值与实测过程线总体拟合程度很好(R20.85,Ens0.8),SWAT模型在南流江流域具有较好适用性;降水是影响南流江流域径流变化的主要气候因子,而影响蒸散变化的主要气候因子是气温。降水不变时,气温每上升1℃,年均蒸散发量增加9.1 mm,年均径流量减少9.2 mm;气温不变时,降水量每增加10%,年均蒸散发量增加5.1 mm,年均径流量增加159.3 mm。预计到本世纪中叶,南流江流域年均径流变化幅度为-29.6%~27.6%,到本世纪末的变化幅度为-30.5%~26.7%,这将对南流江流域带来一系列的问题与挑战。     

基于TETIS模型的东北黑土区乌裕尔河流域径流模拟

将TETIS模型引进我国东北黑土区,以乌裕尔河流域为例,进行了径流模拟,结合SCEUA算法与手动调参,对1971—1987年日径流进行了模型的率定与验证,并对流域水量平衡进行了分析。结果表明:率定期和验证期纳什效率系数(ENS)和决定系数(R2)均超过0.7,水量平衡误差均不超过10%。蒸散发是流域水量的主要输出形式,地表径流为河道径流量的主要组成部分。年内径流量差异较大,夏季最多,冬季最少。结合模型评价指标与流域实际地理环境,认为TETIS模型在东北黑土区适用性良好。     

流量数据量对分布式水文模型参数率定结果的影响分析--以黑河流域上游为例

缺资料流域水文模型的参数率定是水文学科的一个研究重点.除传统的参数区域化方法以外,考虑到在部分缺资料流域可能存在少量短时间序列或零星不连续径流量观测数据的实际情况,近年来采用少量不连续径流量观测数据率定模型参数的方法逐渐引起关注.本研究以我国西北内陆的黑河流域上游为研究区域,选取分布式水文模型SWAT(Soil and Water Assessment Tool)为研究工具,使用SUFI-2方法作为参数自动率定与不确定性分析工具,分析不同径流量观测数据数量对模型参数率定结果的影响.研究结果显示,4组不同径流量数据在验证期的Nash效率系数均为0.67,表明使用1年的径流量数据进行参数率定时所获得的模拟效果可以达到使用多年径流数据率定参数的水平;比较各组模拟结果获得的P因子和R因子,表明使用1年径流量数据进行模型率定的不确定性会更大.     

SWAT模型在浏阳河流域径流模拟中的应用研究

浏阳河是长沙市区、浏阳市和长沙县的重要饮用水源地。浏阳河流域社会经济发展迅速,人类活动对径流影响较大,开展浏阳河流域径流变化研究,可为流域水资源开发利用与保护提供科学依据。应用SWAT模型和SUFI–2算法进行模型参数率定与敏感性分析,模拟浏阳河流域2008–2018年的月尺度径流过程。采用2008–2014年实测月径流数据进行参数率定, 2013–2018年实测月径流数据进行模型验证,并在此基础上分析浏阳河流域水文过程的空间差异。结果表明:榔梨站的R²和Ens均达到了较好的标准,率定期分别为0.84和0.76,验证期分别为0.83和0.76,模拟精度较高,表明该模型在浏阳河流域适用性较好。流域降雨量空间上呈现从东部到西部递减的趋势,降雨对浏阳河流域产水量的影响超过下垫面因素,年径流深空间分布与降雨类似,年均蒸散发量与降雨的空间分布格局不同。     

基于SWAT模型的璧南河流域径流模拟分析

【目的】将SWAT(soil and water assessment tool)模型运用于重庆三峡库区长江支流的流域径流过程研究,为流域水资源的合理调控提供理论依据。【方法】以位于重庆市西部的璧南河流域为研究对象,构建SWAT模型对该流域的径流过程进行模拟。【结果】1)率定期与验证期流域月均径流量模拟值与实测值吻合度较好,率定期和验证期的Nash-Suttcliffe效率系数、确定性系数和相对误差接近一致,表明SWAT模型在璧南河流域具有很好的适用性。2) 2013—2021年璧南河流域年平均径流总量为1.79×10⁸ m³,多年平均径流深为346.04 mm。各子流域产流主要集中在汛期(6—10月),非汛期产流量不足;季节产流量分配不均匀,夏秋季节产流量高,春冬季节产流量低;流域产流量整体呈下降趋势。3)流域径流深在空间上呈现东西两侧高、中间低的分布特征,多年径流深变化率呈现出高产流量区域的产流量变化率低、低产流量区域的产流量变化率高的空间分布规律;产流量高值区主要集中在吴滩、三合、广普、建龙等镇(街道),产流量低值区主要位于陈食、丁家、...     

基于SWAT模型的黄柏河东支流域气候变化的水文响应研究

黄柏河东支流域为宜昌市的生活、工业用水和农业用水提供了重要保障,是宜昌市重要水源地,研究气候变化情景下径流量的变化对该流域经济发展和生态保护具有重要意义.本文使用SWAT模型模拟黄柏河东支流域不同气候变化情景下的月径流变化,将流域下游尚家河水库为研究区出口,以2006～2012年为率定期,2013～2016年为验证期,首先将尚家河水库入库径流还原为天然月径流,进而建立流域SWAT模型并对其进行检验;设置降雨与气温不同组合条件下的34种情景作为SWAT模型输入,分析径流量变化.结果表明:在率定期与验证期的径流模拟效率系数和决定系数均达到0.85,满足精度要求.气候变化情景下,月径流增加量最大的情景为温度降低2℃,降雨增大6%,月径流增加量1 334.88万m3,减小量最大的情景是温度升高4℃,降雨减少2%,月径流减少量839.80万m3.月径流对降雨和温度变化呈现非线性响应.研究结果可为流域水资源管理提供决策支持.     

CMFD数据集在雅江年楚河流域的适用性分析

积雪融水是高海拔地区河流的重要补给水源,但高海拔地区资料稀缺,水文模拟面临极大的挑战．本文基于中国区域地面气象要素驱动数据集提供的降水、气温资料,结合MODIS雪盖数据,以2004—2009年为率定期,2010—2015年为验证期,在年楚河流域构建SRM模型,并以气象站点的实测资料为参照,对比分析了中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据集在年楚河流域的融雪径流模拟效果．结果表明:基于气象站点实测降水和温度的融雪径流模拟纳什效率系数在率定期和验证期分别为0.75和0.68;基于中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据集的融雪径流模拟纳什效率系数在率定期和验证期分别为0.77和0.78,径流模拟效果有所提高．CMFD再分析数据集可为缺资料地区的水文模拟提供数据来源,对高寒地区的融雪径流模拟具有一定的参考价值．      

洙赵新河流域农业面源污染特征的模拟研究

针对农业面源污染特征无法直观监测问题，以山东省菏泽市洙赵新河流域为研究区域，构建SWAT模型对研究区径流量及总氮、总磷负荷量进行模拟研究，分析农业面源污染的时空分布特征，识别农业面源污染关键源区及农业面源污染类型。结果表明：率定和验证期的径流、总氮、总磷的决定系数和纳什系数均能满足SWAT模型精度要求；研究区农业面源污染负荷年际变化较小，农业面源污染主要集中发生在丰水期，即7—10月份，污染物负荷量在枯水期与平水期呈现明显的减小趋势；流域中下游的污染物负荷量比上游的大，农业面源污染的关键源区集中在流域中下游及流域南部；畜禽养殖为主要面源污染来源，污染物入河量占全部入河污染物总量的85.16%。