土地覆被变化对河源区小流域径流模拟影响分析研究

以颍河源头流域告成集水区为研究区域,根据区域相关规划构建森林覆被、现状覆被以及耕地覆被情景,利用BTOPMC(Block-wise use of TOPMODEL with the Muskingum-Cunge method)模型模拟分析不同土地覆被情景下的径流过程,研究结果表明:研究区域由现状覆被转变为森林覆被会使得流域蒸散发能力增加25.3%,截留蒸发和土壤蒸散发量分别增大13.9%和18.4%,进而导致总径流量、地表径流以及基流量分别减少45.5%、54.6%和42.4%;由现状覆被向耕地覆被转变会导致蒸散发能力和土壤蒸散发量分别减小27.4%和20.9%,进而导致总径流量、地表径流以及基流量分别增加48.2%、63.0%和43.2%.地表径流对土地覆被变化的响应较基流敏感,雨季期间土地覆被变化对径流的影响较枯季显著.     

土地利用变化对阜平流域的径流影响研究

选取不同年份Landsat遥感卫星图像,分析了阜平流域土地利用变化;以SWAT模型为工具,利用1968-2010年的水文气象资料,针对土地利用情况研究土地利用变化对流域径流的影响。结果表明,近几十年来,多年降水量变化不显著,而径流量呈显著下降趋势;流域林地增加(草地转林地)是径流减少的主要原因,从1993年的926 km2增加到2004年的1 119 km2,径流量减少6.46%;不同情景下模拟的多年平均流量总体呈现减少的趋势;林地的增加和草地的减少能够导致径流的减少;林地和草地的变化通过影响蒸散发量影响水文循环;径流量的变化趋势与蒸散发量相反。     

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SWAT模型的海拉尔河上游土地利用与气候变化对径流的影响

选用SWAT分布式水文模型,对海拉尔河上游的径流量进行了模拟分析,并采用情景分析方法定量分析了土地利用与气候变化对径流量的影响.结果表明:(1)在模型的校准期和验证期,R2分别为0.85和0.84,Ens分别为0.82和0.81,PBIAS在10%以内,说明SWAT模型在海拉尔河上游的径流模拟精度较好;(2)由土地利用和气候变化共同影响下的综合型情景分析得出,气候变化对流域的径流量变化有更为显著的影响.以2000年土地利用数据、1992-2001年气象数据模拟的径流数据为基准,在土地利用和气候变化的共同作用下,流域的年均径流量减少了36.1m~3/s,其中由于气候变化因素减少了27.67m~3/s,由于土地利用变化因素减少了5.43m~3/s;(3)由极端土地利用情景分析得出,林地变草地的情景下,年均径流量增加了3.91m~3/s,草地变林地的情景下,年均径流量减少了5.16m~3/s.(4)由气候变化情景分析得出,流域的径流量变化与降水变化呈正相关关系,与气温变化呈负相关关系.降水量增加10%,流域的年均径流量增加了31.99m~3/s,降水量减少10%,年均径流量减少了13.87m~3/s;气温升高1℃,流域的年均径流量减少了7.91m~3/s,气温减少1℃,年平均径流量增加了8.76m~3/s.在气候变化的背景下,需要考虑降水量变化和气温变化的综合影响,通过合理优化土地利用布局来应对气候变化带来的种种问题.     

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.      

淮河流域典型洪水年流量空间分布的季节特征

为了分析淮河流域洪水过程空间分布的季节变化特征,提高对典型洪水过程的认识,以TRMM 3B42卫星降水数据为驱动资料,利用分布式陆面-水文模型(LSX-HMS)模拟淮河流域典型洪水年(以2003年为例)的流量过程.结果表明:TRMM 3B42卫星数据能够较好地反映淮河流域降水的时空分布;LSX-HMS模型对流量时间变化过程的模拟精度较高;逐月流量空间分布给出了流域洪水过程的季节变化特征,准确反映了流量从南向北推进进而消退的空间演变过程.分布式水文模型对流量空间分布的模拟预测有助于流域洪水事件的预警与管理.     

1995年以来贵州省土地利用变化对地表径流的影响研究

为分析土地利用/覆盖变化对地表径流的影响，基于SCS水文模型，结合贵州省77个气象站1995年以来水文资料、土地利用变化情况、土壤数据，模拟计算地表径流。结果表明：SCS模型模拟误差在±15%以内，能够较为准确地模拟贵州省的地表径流分布特征；1995—2019年，贵州省土地利用结构发生了巨大变化，以耕地及林地的相互转化为主，灌木和草地主要向不透水面和水域转化；地表径流较大区域主要分布在省西南部、东南部和东北部，空间分布主要受降雨因子影响；在相同降雨情景下，不同土地利用类型的产流能力排序为：不透水面>耕地>草地>灌木>林地；1995年以来，相对于土地利用方式不发生变化区域，除灌木转化为林地区域，林地和灌木转化为其他土地利用方式区域地表径流量均增加，其中，转化为耕地区域地表径流量变化最大，变化率分别为-89.11%和169.31%;耕地和不透水面转化为其他地类区域造成地表径流量减少，其中，耕地转化为林地和不透水面转化为耕地区域地表径流量减少最大，减少率分别为168.49%和-177.02%。研究结果为贵州省水资源科学管理与土地规划提供一定参考。     

基于SWAT模型的锦绣川流域土地利用和覆被变化的水文响应分析

为了解决济南锦绣川流域土地利用变化显著的问题,保护济南泉水的重要补给区,研究流域土地利用和覆被变化的水文响应,构建建立SWAT模型所需的流域的土地利用数据库、土壤数据库以及2006—2012年的水文气象数据库,利用SWAT模型模拟流域径流过程并率定模型参数;通过遥感影像分析1988、1996、2002、2009、2014年夏季的系列土地利用和覆被变化,利用率定后的模型模拟降水条件相同而下垫面条件不同时的流域径流过程,定性评价流域土地利用和覆被变化的水文响应,并分析其影响因素。结果表明:SWAT模型可以较好地模拟研究区的径流过程,具有较强的适用性;土地利用变化会引起流域年径流总量与年内流量过程的变化,1988—2002年及2002—2014年流域地表径流分别增加了0.92%、0.66%;水体、道路、居民点用地面积大幅增加与草地面积减少是流域径流变化的主要原因。     

气候和土地利用变化对大汶河流域径流的影响

为了分析气候与土地利用变化背景下大汶河流域径流的响应,利用土壤与水评价(SWAT)模型,设置5类情景,分别采用情景模拟分析方法进行定量分析,采用极端土地利用情景设计模拟流域内不同土地利用类型的径流响应。结果表明:上、下游的戴村坝和莱芜2个水文站率定和验证阶段决定系数R~2分别为0.83和0.80、0.73和0.69,Nash-Suttclife模拟系数E_(N-S)值分别为0.79和0.76、0.71和0.72。与基准期(1980—1990年)相比,1991—2004年流域土地利用变化使年径流量增加0.288亿m~3,而气候变化导致年径流减少1.32亿m~3;受土地利用变化影响,2005—2015年年径流量增加0.132亿m~3,而受气候变化影响,年径流量减少0.61亿m~3。与2000年土地利用模拟径流量相比,耕地情景下径流量减少38.3%,林地情景下的径流量减少19.8%,草地情景下的径流量增加4.3%,证明草地具有涵养水源的作用。该流域的降雨量和流域年径流之间呈正相关关系,而流域年总径流量与气温呈负相关关系,并且流域年径流量受降雨量影响更大、更明显。     

东江流域土地利用变化对水资源的影响

采用广东省东江流域过去50 a的土地利用与水资源降雨径流等资料,研究流域内土地利用和覆被变化对水文系统的影响.结果表明:东江流域的归一化植被指数(MDVI)与天然径流、年蒸散发和径流系数等不存在显著相关性.近些年来东江流域径流量的增加主要是由于城市化及各类工程建设等剧烈人类活动导致的流域地表覆被变化所引起.流域水文系统变化的影响因素十分复杂,主要是气候变化和人类活动的共同作用.     

基于WARMF模型的杭埠-丰乐河流域泥沙模拟的初步研究

研究了WARMF模型在杭埠-丰乐河流域的水文、泥沙模拟适应性能以及流域SS非点源时空变化特征。利用流域地貌-土壤分布对应关系、土壤剖面结构、地下水位埋深等条件,研究了子流域的平面分组与剖面土层结构的确定,较大程度上降低了模型参数的校准难度与不确定性。利用2000-2003年水文、泥沙观测数据,对模型水文、泥沙参数进行了校准与检验,表明：WARMF在研究区具有较好的水文、泥沙模拟适应性能。基于全流域-支流域-子流域3种尺度分析了流域SS非点源空间变化特征,表明：流域SS非点源入河负荷主要源于农林区贡献;杭埠河支流是泥沙流失控制的重点;A,B,C三级子流域是SS非点源控制的关键区。流域SS非点源出口负荷随时间变化研究表明,5-8月是SS非点源控制的关键时段。     

基于WARMF模型的杭埠-丰乐河流域泥沙模拟的初步研究

研究了WARMF模型在杭埠-丰乐河流域的水文、泥沙模拟适应性能以及流域SS非点源时空变化特征。利用流域地貌-土壤分布对应关系、土壤剖面结构、地下水位埋深等条件,研究了子流域的平面分组与剖面土层结构的确定,较大程度上降低了模型参数的校准难度与不确定性。利用2000—2003年水文、泥沙观测数据,对模型水文、泥沙参数进行了校准与检验,表明:WARMF在研究区具有较好的水文、泥沙模拟适应性能。基于全流域—支流域—子流域三种尺度分析了流域SS非点源空间变化特征,表明:流域SS非点源入河负荷主要源于农林区贡献;杭埠河支流是泥沙流失控制的重点;A、B、C三级子流域是SS非点源控制的关键区。流域SS非点源出口负荷随时间变化研究表明,5—8月是SS非点源控制的关键时段。     

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．     

雅鲁藏布江尼洋河流域洪水预报方法研究

针对尼洋河流域的水文特性和资料情况,利用基于混合线性回归模型的黑箱子模型方法建立了包括尼洋河流域工布江达、巴河桥、更张、八一等站的流域洪水预报模型,并采用1997～2002年汛期的水文观测资料分别率定各站相应的洪水预报模型,采用2003年汛期的水文观测资料分别验证率定的水预报模型．率定和验证结果表明,所提出的模型方法具有一定的精度,可以用于作业预报．     

三峡库区小江流域AnnAGNPS模型参数分析

AnnAGNPS是一个批处理、连续模拟流域尺度的分布式农业模型,其根据水文特征将流域划分成若干同质分室或集水单元,模拟流域内每个水文单元和流域整体输出的径流、泥沙、养分和农药的负荷.本文以三峡库区小江流域为例,介绍了构建该模型所需要的气象、地形、土地利用、土壤、作物、非作物、作物管理、施肥、农药、径流曲线等参数的方法.     

Bayesian-combined wavelet regressive modeling for hydrologic time series forecasting

Wavelet regression (WR) models are used commonly for hydrologic time series forecasting, but they could not consider uncertainty evaluation. In this paper the AM-MCMC (adaptive Metropolis-Markov chain Monte Carlo) algorithm was employed to wavelet regressive modeling processes, and a model called AM-MCMC-WR was proposed for hydrologic time series forecasting. The AM-MCMC algorithm is used to estimate parameters’ uncertainty in WR model, based on which probabilistic forecasting of hydrologic time series can be done. Results of two runoff data at the Huaihe River watershed indicate the identical performances of AM-MCMC-WR and WR models in gaining optimal forecasting result, but they perform better than linear regression models. Differing from the WR model, probabilistic forecasting results can be gained by the proposed model, and uncertainty can be described using proper credible interval. In summary, parameters in WR models generally follow normal probability distribution; series’ correlation characters determine the optimal parameters values, and further determine the uncertain degrees and sensitivities of parameters; more uncertain parameters would lead to more uncertain forecasting results and hard predictability of hydrologic time series.     

GIS and L-THIA Based Analysis on Variations of Non-point Pollution in Nansi Lake Basin,China

Non-point source(NPS) pollution is the main threat to regional water quality,and the estimation of NPS pollution load has become an important task for NPS pollution control in China.Combined with geographical information system(CIS),the longterm hydrologic impact assessment(L-THIA) model was used to evaluate the temporal-spatial changes of chemical oxygen demand(COD),total nitrogen(TN) and total phosphorus(TP) in Nansi Lake basin from 2000 to 2010.The results show:1) the estimated COD,TN and TP loads in 2010 are260017.5,111607.7 and 6372.0 t with the relative errors of 2.1%,2.0%and-8.8%respectively,and more than 90%concentrated in the raining period from June to September;2) cultivated land and construction land take up more than 80%of the whole Nansi Lake basin,and the proportions of the three kinds of NPS pollution loads coming from cultivated land and construction land are more than 98%;3) during 2000-2010,the COD,TN and TP loads increase by 8801.6,180.3 and 71.9 t respectively,and become the main impact factors on the water quality of Nansi Lake.     

三水源新安江模型参数不确定性分析PAM算法

针对水文模型参数不确定性分析常用方法 收敛速度缓慢,容易陷入参数空间局部最优区域等 问题,提出了PAM (parallel adaptive metropolis) 算法;对三水源新安江模型参数不确定性进行分析 研究。实例研究表明显著提高了计算速度和求解质 量,参数后验分布结果为区间预报提供了条件。     

HEC-RAS系列模型在洪水演进模拟中的应用研究

HEC-RAS（River Analysis System）模型是由美国陆军工程师团开发的一款模型,利用该模型可以进行河网的一维水力学演进模拟．模型所需要的河网几何资料可以由HEC-GeoRAS生成．介绍了利用HEC-RAS进行河网洪水演进计算的原理与流程,以及利用HEC-GeoRAS构建河网几何资料的原理和流程．作为实例,利用HEC-RAS与HEC-GeoRAS对南四湖下级湖进行建模,并利用模型对次洪模拟,结果表明模型对于南四湖是适用的．