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模型的古浪河流域径流模拟

在采用RS、GIS技术建立的土地利用数据库、土壤数据库和气象数据库的基础上,构建了基于SWAT模型的石羊河典型流域——古浪河流域分布式水文模型.以2000—2003年作为率定期,2004—2005年作为验证期,对模型进行了参数率定和验证.其中,率定期模型的效率系数和水量平衡系数分别为0.62和1.26,验证期分别为0.75和1.00.结果表明,SWAT模型适用于该流域.在此基础上对古浪河流域降水和径流的时空分布进行了分析,表明人类活动对地表径流的影响较大.     

赣江流域径流模拟分析研究

为了分析赣江流域径流对1980-2013年以来土地利用变化的响应以及气候变化对其的影响,以外洲水文站控制的流域范围为研究对象,建立SWAT模型,对赣江流域径流进行模拟研究分析。研究结果表明:1)SWAT模型对赣江流域模拟精度较高,其中Ens均大于0. 84,R2均大于0. 85,模拟效果较好; 2)不同土地利用情境下模拟的赣江流域月径流略有变化; 1980-2000年,月径流变化率最大为1. 16%,最小为0. 41%; 2000-2015年,月径流变化率最大为0. 17%,最小为0. 01%; 1980-2015年,月径流变化率最大为1. 33%,最小为0. 42%。总体来说,3个时期的变化率均在1. 5%以内; 3)降水量与气温对流域径流影响较大,其中降水量与径流呈正相关性,气温与径流呈负相关性,且在夏季,径流对温度敏感性最大。     

长三角小流域AnnAGNPS模型参数敏感性及适用性评价

【目的】研究年度农业非点源污染模型(Annualized agricultural non-point source pollutant loading model,AnnAGNPS)在沛桥河小流域的参数敏感性与适用性,为长三角地区的流域综合管理工作提供数据支撑和科学依据。【方法】以长江中下游水阳江水系沛桥河小流域为研究区,采用差分灵敏度分析(differential sensitivity analysis,DSA)方法进行参数敏感性分析,通过相关系数(R²)、效率系数(E)以及相对误差(E_R)来综合评价模型的适用性。【结果】对研究区径流、总氮与总磷输出模拟最敏感的参数是径流曲线数(CN),对泥沙输出模拟敏感性程度最高的参数是CN、土壤可蚀性因子(K)、水土保持因子(P)与作物管理因子(C),且均呈正相关影响特征。验证期(2015—2018年)汛期与非汛期径流、泥沙、总氮与总磷的相关系数(R²)、效率系数(E)均大于0.80,相对误差(E_R)的绝对值均小于12%;模型对径流与泥沙汛期的模拟精度均高于非汛期,而对总氮与总磷负荷非汛期的模拟精度略高于汛期。【结论】校准后的AnnAGNPS模型应用于沛桥河小流域的模拟效果较好,可用于辅助长三角低山丘陵区农业小流域非点源污染与水土流失管理决策。     

基于Budyko假设和微分方程的淮河上中游径流变化归因分析

为探究淮河上中游流域气候变化和人类活动对不同时间尺度径流特征的影响,采用包括高流量、平均流量和低流量在内的7个流量指标表征径流变化特征,运用Mann-Kendall趋势检验、滑动T检验识别各流量指标的突变年份,并利用推导出的流量指标变化微分方程改进原有的基于Budyko假设的方法,从而定量识别气候变化与人类活动对径流变化的贡献率,并构建了土地利用转移矩阵分析人类活动对径流特征变化的驱动机制。结果表明：淮河上中游大部分径流特征在突变年份后呈现下降趋势,其中平均流量特征最为明显,下降幅度为2.25%～44.25%;高流量指标、汛期径流深与气候指标的相关性最高,相关系数为0.859～0.987,低流量指标和非汛期径流深的相关性较低;气候变化和人类活动使得大部分径流特征呈下降趋势,其中人类活动为主导因素,其在息县、王家坝、鲁台子和蚌埠站的贡献率范围分别为87.55%～98.46%、80.91%～88.50%、80.42%～92.42%和83.23%～99.99%。     

基于大孔隙下渗理论的产流模型及其应用

闸述了大孔隙下渗机理和大孔隙流产生的条件,并结合土壤基质下渗以及大孔隙和土壤基质水分交换过程,建立了超渗产流模型．将该模型应用于滦河水系的柳河流域,估算了流域的产流量,推求了流域的径流过程．在模型的率定期和检验期,径流总量相对误差大部分在20％以内,Nash效率系数大部分超过70％,说明该模型可以用于以超渗产流模式为主要产流方式的流域径流模拟．     

土地利用/覆被和气候变化对万泉河上游流域径流的影响

为探究万泉河流域径流对土地利用/覆被变化(LUCC)和气候变化的响应，通过建立万泉河上游流域的SWAT模型，设置了不同情景，定量分析了LUCC和气候变化对径流的影响.结果表明，SWAT模型在万泉河上游流域的适用性较好，率定期和验证期的相关系数(R²)以及纳什效率系数(E_ns)均大于0.80.设置极端土地利用/覆被情景，将所有人工林转化为耕地、耕地转化为天然林、人工林转化为天然林，月均径流量的变化幅度分别是13.66%、-2.46%和-9.74%，这表明耕地的产流能力最强，其次是人工林，最后为天然林.所设置的不同气候情景表明，月均径流量变化与降雨量成正比，与气温成反比.设置土地利用/覆被和气候综合情景，对比1990年，2018年LUCC使月均径流量增加了1.32%;2006—2018年气候变化使月均径流量增加了8.97%；相比LUCC，气候变化是引起流域径流变化的主要因素.     

气候变化对大盈江流域径流的影响

为揭示大盈江流域气候变化对径流的影响,基于SWAT模型,通过设置不同情景,定量分析了气候要素对流域内径流的影响,并结合RCP4.5、RCP8.5这2种气候情景对流域未来径流的变化进行了预估。结果显示:1)SWAT模型在大盈江流域径流模拟中具有较好的适用性,可以用SWAT模型进行流域的径流模拟,率定期模型参数R~2、C_(Ens)分别为0.68、0.66,验证期R~2、C_(Ens)分别为0.69、0.67;2)流域内径流的变化趋势与降雨量变化趋势成正比,与气温变化趋势成反比,1995—2015年间,大盈江流域内降雨的减少和气温的升高导致月均径流量下降3.58m~3·s~(-1);3)在RCP4.5和RCP8.5这2种气候情景下,2021—2050年大盈江流域径流均呈减少趋势,减少的速率分别为15.43亿和6.48亿m~3·(10a)~(-1),这与1976—2015年间,流域实测径流减速为1.87亿m~3·(10a)~(-1)的变化趋势一致,但这2种情景下,径流的减少趋势明显增强,分别达到1976—2015年减速的8.26、3.47倍。     

基于SWAT模型的缺资料流域径流模拟研究

为实现流域水功能区水质目标管理,需要知道河道各控制断面的径流情况,然而中小河流常因水文站点缺乏而难以满足要求,为此,本文以赣江袁河流域为例,利用袁河上游芦溪、茅洲两站的实测资料构建了分布式SWAT水文模型,以月径流模拟的相对误差、相关系数和Nash-Suttcliffe效率系数3个指标为标准,对模型的敏感参数进行率定和验证.然后,利用已建立的袁河流域分布式SWAT模型模拟分析了下游无资料地区的径流数据.结果表明:以流域内有资料的区域为基础构建分布式SWAT分布式水文模型推求中下游无资料地区径流过程的方法具有物理成因、能够充分考虑流域的水循环特征,是一种缺资料流域推求径流比较实用的方法.     

淮河上游地区降雨径流分析及模拟

为了掌握淮河流域的水情信息,对淮河干流王家坝以上流域的降雨径流进行分析和模拟。采用流域内1985-2007年的站点历史资料对降雨径流进行分析,并且应用分布式SWAT模型,采用SCE-UA算法进行参数自动校准并进行检验,建立降雨径流月尺度模拟模型。分析发现流域年降水量50%集中在6-8月,并且淮南山区息县及潢川子流域的月平均径流和径流系数都大于属于淮北平原区的班台子流域。息县、潢川、班台及王家坝月径流的模拟结果确定性系数分别达到0.77、0.81、0.69和0.80。淮河上游地区的降雨存在明显的季节集中性,并且淮南山区和淮北平原区因地势不同使产流特征不同。流域中水利工程设施的应用对天然降雨径流过程的改变产生很大影响,使班台子流域的模拟结果差于其他子流域。研究区属于径流资料短缺地区,分布式水文模型的建立充分反映了下垫面的已知信息,弥补了径流资料短缺的不足之处。     

西双版纳橡胶人工林地表径流与地下径流的关系

根据在西双版纳山地橡胶人工群薄林地的集水区测流堰20个月的实测资料，分析研究在西双版纳地区地表径流产生的条件、地表径流和地下径流的特征。最终从集水区测流堰所观测到的总径流量中把地表径流与地下径流分离出来，并给出在分离地表径流与地下径流的求算过程中应注意的原则和实际操作方法。     

坪上水库径流还现计算分析

拟建的坪上水库位于滹沱河干流上,水库1956-2001年年平均还原径流为7.23亿m3,经分析,还原径流成果基本合理,但还原径流系列一致性不好,主要原因是由于人类活动的影响,使流域的产汇流机制和渗漏机制发生了改变,从工程建设依据要求出发,提出了径流还现修正的必要性。还现修正,即把早期下垫面状况下产生的径流量修正为现状条件下的径流量。修正的原理和方法即在径流还原计算的基础上,点绘水文站流域平均雨量与还原径流深相关图,分别通过前、后期点群中心绘制其降水-径流深相关线,两线之间横坐标距离即为由于受人类活动影响使年径流深减小的幅度。还现修正后水库的天然径流量为6.33亿m3,流域前、后期降水-径流深关系曲线基本趋于一致,反映了近期流域的实际状况,为工程规模和效益的确定提供合理科学的依据。     

深圳河流域城市化对河流水文过程的影响

深圳河流域是典型的高速及高度城市化区域。基于1988?2006年长时间序列降雨资料, 借助RS和GIS技术, 通过SCS模型对该流域降雨径流关系进行模拟, 并结合流域内常住人口污水排放分析, 研究城市化对流域天然径流深、下垫面径流系数和年径流总量的影响。研究结果表明: 20年来深圳河流域土地利用结构由农业用地迅速向城市建设用地转化, 流域人口增加导致排河污水量增幅达到2.56倍; 天然径流深呈现逐年上升趋势, 并且与降雨量表现出较高的相关性, 依据M-K突变分析得到1993年为天然径流深突变年份; 土地利用导致径流系数向高值发展, 但强降雨弱化了径流系数对于径流量的影响; 年径流总量整体呈现增大趋势, 主成分分析表明降雨是影响径流总量的主要因素, 但流域土地利用和人口的城市化效应不可忽略。     

郑州市城市化对贾鲁河流域水文过程的影响

基于1995~2015年长时间序列降雨数据,借助遥感和地理信息系统技术,通过SCS模型对贾鲁河流域(中牟站)降雨径流关系进行模拟;并结合郑州市区人口变化和污水排放变化,研究郑州市城市化对贾鲁河流域天然径流量、下垫面径流系数和年径流总量的影响。研究结果表明:近20年来,郑州市土地利用结构主要表现为城镇用地增加和耕地减少,流域人口增加导致污水排放量增加。天然径流量呈现明显的上升趋势;并且在2009年发生突变,与郑州市快速城市化阶段相符;土地利用变化导致下垫面径流系数向高值发展。年径流总量整体呈现增大趋势;并且流域土地利用变化和污水排放是导致径流总量增大的主要原因。     

幼发拉底河生态径流计算

根据生态径流的概念和计算方法,利用幼发拉底河流域上的3个代表水文站在流域大规模建坝前的流量资料,计算了各个站点的最小生态径流和适宜生态径流,提出了幼发拉底河维持河流生态健康所需的生态径流量.     

不同坡面单元人工降雨产流试验与分析

土壤前期含水率、坡度、雨强和植被是降雨产流过程的重要影响因子.目前,利用人工降雨产流试验对降雨产流机制的研究主要集中在黄土高原干旱地区和南方湿润地区,关注华北平原地区的较少,为探究不同因素对华北地区降雨产流过程的影响,利用河北工程大学临洺关校区人工模拟降雨试验平台,分析了不同降雨情景下地表径流产流响应的差异性.结果 表明:产流起始时间随土壤前期含水率、坡度和雨强的增大而减小,且受土壤前期含水率的影响更显著,产流量随时间变化呈现先增加后平稳的趋势;裸地坡产流起始时间小于自然草地,在起始产流至达到稳定临界点的时段内,裸地和草地坡产流量与产流历时呈现对数关系;累积产流量与降雨历时呈线性函数分布,拟合优度均在0.9以上.相较植被和坡度而言,土壤前期含水率和雨强是影响试验单元产流最重要的两大因素.通过上述不同情景、不同因素的试验差异分析研究,以期为构建适用于华北平原的产汇流模式提供理论依据和数据支撑.     

北江流域径流序列年内分配特征及其趋势分析

以石角站45 a的实测月径流资料为基础,研究了北江流域径流年内分配变化规律。通过计算径流年内分配不均匀性、集中程度、变化幅度等指标发现,北江径流量具有显著的洪枯季节变化,20世纪50、60年代的径流年内分配较不均匀,而70年代以来,径流年内分配较为缓和。选用db3小波函数,对各指标进行3层分解,以尺度水平3下的低频系数单支重构序列观察各指标的变化趋势,发现北江流域年内分配不均匀性指标显示为缓慢下降的趋势,尤其是70年代以后,这很可能是流域内人工水利设施对径流调节力度加大的缘故。对降雨序列的年内分配指标进行类似的分析后认为,径流不均匀系数等指标在趋势上变化的原因是流域内人工水利设施对径流的调节力度加大了。     

广西岩溶流域水文模型研究

在大量岩溶流域查勘及水文资料收集的基础上,分析了岩溶流域径流形成的物理过程,提出了相应的水文模型。这种以岩溶特征为解释的、以改进了的水箱串联形式表达的岩溶流域产汇流综合模型,概念明确,计算简单、适于在岩溶流域水文预报和水文分析中使用。     

基于在线监测的雨水花园系统径流水量控制方法

目前常规的雨水花园系统主要通过搭建绿色屋顶等雨水滞留设施,实现对径流水量的控制,因其缺少对排水管道拓扑结构的分析步骤,导致径流控制效果不佳。针对这一问题,提出基于在线监测的雨水花园系统径流水量控制方法。使用传感设备实现对径流水量的实时监测,并增加蓄存功能。以监测结果为基础,对排水管道拓扑结构差异展开分析,并通过调整模拟降水量、调蓄容积等参数实现对径流水量的控制。实验结果：方法可以达成较高的地表径流衰减率,具备良好的径流水量调控能力。     

祁连山以北地区生态植被的变化规律

祁连山以北地区是我国西北地区重要的组成部分之一,近年来,人类活动的不断加剧致使祁连山以北的部分地区的生态环境急剧恶化,特别是额济纳旗地区由原来的生态屏障沦为沙尘暴的重要发源地。本项研究采用定量遥感技术,应用最新的全球植被指数(GIMMS)作为数据源,对祁连山以北地区1982-2002年间的植被指数变化幅度及变化趋势进行了研究。结果表明,黑河中游的酒泉盆地和张掖盆地,石羊河流域的武威盆地和金昌盆地,多年植被指数呈上升趋势;而黑河下游的额济纳旗,多年植被指数呈负相关,绿洲呈现萎缩趋势,并对绿洲退化的原因进行了初步分析。