考虑空间变异性的统计产流模型研究

针对控制产流过程的降雨等主要因素在空间分布不均匀的特征,提出了考虑空间变异性的统计产流模型．引入一个新的概率密度函数描述每个时段降雨的空间变化,采用土壤下渗容量曲线描述流域土壤下渗能力的空间变化,利用土壤水蓄水容量曲线表征土壤蓄水容量空间分布不均匀性．采用超渗产流模式根据降雨与下渗能力的联合概率分布计算地表径流的空间统计分布,通过推导得到计算地表产流量的准解析表达式;采用蓄满产流模式根据下渗与土壤蓄水容量曲线计算地下径流．选用黄河支流伊河东湾流域的资料对模型进行了验证,并将其结果与新安江模型产流结果进行对比,表明模型在该半湿润地区具有一定的适用性．     

采用核磁共振的大孔隙残积土水分迁移分析

为揭示大孔隙残积土的水分迁移机理,以原状、重塑花岗岩残积土为研究对象,基于核磁共振分析入渗试验、吸湿试验及干湿循环试验过程中土样基质域和大孔隙域的水分迁移规律。结果表明：入渗试验中,初始状态下原状和重塑土试样中水分主要分布在基质孔隙,随着入渗持续,大孔隙中T2曲线信号幅值逐渐增大且随着时间增加增速变快;吸湿试验中,由于基质吸力的存在,水分主要进入基质孔隙中,且土壤初始含水率与基质吸力呈反相关关系;干湿循环试验中,干湿循环后土壤中出现微小裂缝和孔隙,随着循环次数增加,裂隙逐渐贯通形成大孔隙,部分基质域中的水分进入大孔隙中。     

考虑城市地表径流的大孔隙沥青路面的目标空隙率

大孔隙沥青路面的透水功能除了提供良好的行车环境,对减少城市地表径流,防止城市型洪水也有很大的作用.大孔隙沥青路面透水功能的大小与混合料的渗透系数或有效空隙率有关,本文通过研究混合料目标空隙率与地表径流的关系,得到了基于城市地表径流的目标空隙率,可用于指导大孔隙沥青路面混合料的配合比设计.     

基于流域蓄满产流理论的林冠截留降雨新模型

根据林冠截留降雨的物理现象,借鉴流域蓄满产流理论建立了一个林冠截留降雨新模型.结合两片林分的实测资料,介绍了该模型参数的确定方法,并且对模型进行了有效性验证.结果表明:计算值与观测值吻合,表明该模型可揭示林冠截留降雨的基本特征,如果已知模型参数,可以用于林冠截留降雨的预测计算.     

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。     

缙云山常绿阔叶林土壤大孔隙与入渗性能关系初探

研究了缙云山常绿阔叶林下土壤饱和导水率和土壤大孔隙的关系. 结果表明: 饱和导水率具有较大的空间变异性, 变异系数达67%; 其大小不仅取决于总孔隙度, 更主要取决于能导水的大孔隙的数量和大小. 饱和导水率的变化对大孔隙变化具有高度依赖性, 且与半径大于0 1 cm的大孔隙体积有较好的相关性.     

天然花岗岩残积土大孔隙水分迁移特征的染色示踪试验

选取福州某地山坡天然花岗岩残积土为研究对象,借助亮蓝染色剂开展大孔隙水分迁移入渗试验,对原生态土体大孔隙分布特征及水分入渗情况进行研究.结果表明:天然土体表层土质松散、孔隙分布均匀,水分以均质流形式下渗为主,但同时部分大孔隙通道分布方向各异,存在高度不均匀性,水分与基质域间存在不同程度水分交互现象;染色面积随入渗深度呈...     

基于数值试验的山坡尺度降雨产流关系

山坡是流域水文响应的基本单元,对山坡降雨产流关系特别是山坡降雨产流的阈值现象的研究,有助于增进山坡水文过程的了解,进而改进流域的降雨径流模拟。本研究利用经过野外实验详细验证的二维山坡水动力学数值模型THRM,借鉴统计物理的思路,将土壤水分运动由微观网格升尺度到宏观山坡。通过数值试验分析山坡尺度降雨径流关系的特征,结果显示:山坡尺度降雨径流响应普遍存在阈值-线性的两阶段规律,即降雨低于某阈值时不产流,大于该阈值后降雨量与产流量呈现线性关系。数值试验还揭示了降雨阈值出现的过程机理,即降水入渗至土壤-基岩界面,填满基岩地形的凹陷后,交界面土壤水分达到近似饱和状态,山坡达到蓄满状态,土壤基岩交界面成为水流的优先通道而开始产流。山坡产流的降雨阈值可以认为是使山坡蓄量空间充满的降雨量。定义山坡蓄满后降雨量与产流量的相关系数为山坡产流系数,研究表明降雨阈值随着坡度的增加而减少,而山坡产流系数随着坡度的增加而增大。     

水循环综合模拟系统的降雨产流模型研究

重点阐述国内自主研发的水循环综合模拟系统(HIMS,hydro-infomatic modelling system)降雨产流模型的新发展。HIMS原有产流计算主要是基于降雨动态入渗机制的LCM模型,该产流模型是通过大量野外小流域观测试验提出的经验模型。为进一步揭示其物理机制,HIMS研究团队基于物理机制清晰的Green-Ampt模型,提出了新的GAF模型。从理论上通过GAF模型可以直接推导出LCM模型,以及SCS-CN模型,并证明了LCM模型是GAF模型的高精度幂指数近似,而SCSCN模型是GAF模型的倒数线性近似解简化;通过对GAF模型解析解的深入分析,提出了两参数SCS-CN修正模型,使之包含了雨强的影响。     

太湖地区农田土壤大孔隙及胶体释放对有效磷下渗的影响

为了进一步验证农田土壤中大孔隙流及农业活动引起的胶体释放对磷素下渗污染地下水的影响,采用太湖地区农田土壤进行平行土柱试验。结果显示:模拟土壤胶体(质量浓度约为50 mg/L)释放情况时,土壤水流中胶体物质和有效磷的垂直迁移速度明显加快,土柱底部(100 cm深度)出流中有效磷的渗漏速率达到0.15 kg/(m2·d),比自然状态增大约15.4%;当土壤中存在约5%(体积分数)的大孔隙情况下,土柱底部的有效磷渗漏速率达到29.9 kg/(m2·d),大孔隙引起的优势流对胶体和有效磷的下渗起主导作用,而土壤胶体物质释放引起的辅助作用约占3.2%。土壤胶体释放对土壤p H和电导率等产生影响,进而影响溶质的运移转化过程。太湖地区农田土壤中广泛存在大孔隙引起的优势流及农业耕作活动引起的土壤胶体释放,为有效磷垂直下渗提供了加速途径,对地下水磷污染造成了较大的影响。     

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、...     

坡面土壤分散—径流挟沙动力学模型及应用

将坡面土壤侵蚀过程中的受力状态变化分为粘聚态、分散态、挟沙扩散态三种动力结构状态,揭示出土壤分散与径流挟沙的动力学机理;建立降雨、径流、土壤水、入渗、土壤阻力等动力—能量转化方程,进而建立以土壤分散、径流挟沙物理模型为核心的坡面土壤侵蚀动力学模型及参数体系,研发出土壤侵蚀动力学模型基本参数的有效辨识途径与方法.利用陕西...     

基于实地勘测的城市雨洪模型研究

针对目前内涝分析采用的计算模型缺乏实地勘测数据,准确性难以验证这一问题,将实地勘察结果与雨洪模型的建立过程相结合,以合肥高校校园为例进行了实地勘测、模型构建和模拟结果分析。通过构建基于实测数据的SWMM模型,模拟不同降雨重现期情景下的地表径流、节点溢流等情况,结合实地调查结果进行分析,找出了导致校园发生内涝的具体因素。可推广应用于城市其他易涝区的研究,具有一定工程意义。     

TF模型及其在小流域径流产沙上的应用

基于四年的小流域野外实测资料,通过计算机应用软件hydro Captain,对TF(Transfer Function)模型进行数字模似计算,结合本研究中所提出的观点和方法,探讨并验证了一种新的在小流域上进行降雨、径流、泥沙模拟计算、预测的方法。在实际应用中获得了较为满意的结果,初步表明这一途径适用于评价流域径流泥沙的动态变化,在水土保持基础理论研究中,具有创新和发展。     

雷达估测降水模拟史灌河流域径流

运用雷达联合少量雨量计方法估测流域面雨量,结合GAME/HUBEX国际合作项目1998年加强观测期在史灌河流域获取的水文观测资料和TOPMODEL进行降水径流模拟,并与稠密雨量计站网测量的面雨量进行流域出口流量模拟的对比试验.在1500小时时间序列的比较试验表明,雷达估测面雨量和雨量计测量的面雨量都能较好地模拟每小时流域出口蒋集的出流量,数值试验还表明,雷达估测面雨量在某一时段上的均值误差作为一个指标可以较好地反映其应用于降水径流模拟时的精度;总雨量和强降水的估测精度是雷达估测面雨量能否用于径流模拟的关键.     

SWAT模型流域径流模拟研究进展

分析国内外应用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型模拟流域径流的研究现状,以及流域模型构建,包括流域基础数据和模拟算法的选取、敏感性参数的分析和模型输出的验证.提出模型的应用研究存在3个问题:(1)模型模拟效率受到基础数据和主观因素的综合影响,而已有的成果参数选取缺乏可比性,大多侧重某个因素如何影响模型效率的研究.(2)流量是各种水文过程综合作用的结果,已有模型验证方法研究多是采用流域出口总径流量模拟效率来检验模型的适用性,这使得模型在水文过程模拟中缺乏可靠性.(3)模型应用研究主要进行土地覆被变化和气候波动的水文效应研究,且多是建立在虚拟情景和简化影响因素基础上.因此,在模型的应用研究上需要综合考虑影响因素,以提高模型模拟效率问题.     

基于信息扩散近似推理的年径流量预测模型

通过分析年径流时间序列的特性,利用信息扩散近似推理描述年径流量间的复杂非线性关系,建立起基于信息扩散近似推理的年径流预测模型。信息扩散近似推理将样本点转换成模糊集,部分弥补了由于数据的不完备性所造成的信息空白,并可以将矛盾模式转换成兼容模式。通过与传统预测方法相比较,发现该模型能够很好地光滑样本数据以及能够较好地发掘知识,有较高的预测精度和推广应用价值。     

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。     

基于动态数字地形模型的流域产汇流模拟方法

提出建立动态数字地形模型的概念。通过对各类地表相关信息的描述和关联, 建立其内在的计算规则。可以用于模拟水文过程中复杂、非线性的动态变化。在动态地形模型中, 以规则网格为计算单元, 通过计算规则描述了模拟过程的动态变化。以产汇流为例, 阐述了利用动态地形模型模拟的方法, 取得了初步效果, 为在该方向的深入探索提供了一条可参考的思路。