三门峡-小浪底区间分布式水文模型构建

依据从DEM中提取的汇流网、水流路径长度和坡度等流域特征,建立了适合于黄河三门峡—小浪底区间水文过程的松散耦合型分布式水文模型．该模型用Horton下渗曲线进行单元网格的产流计算,用各产流单元的汇流时间和线性水库相结合的方法模拟洪水过程中的洪峰平移和坦化现象．对研究区域11场洪水过程的模拟结果显示,该模型基本上能将洪水总量、洪峰流量和峰现时间的误差控制在许可误差内。     

太湖流域典型丘陵区分布式水文模拟

针对水文过程对降雨、土壤、植被、地形等参数的空间变化十分敏感且具有很强的时空变异性的特点,应用基于物理机制的分布式水文模型系统模拟太湖流域典型丘陵区的次降雨事件水文响应过程.该模型耦合了垂直方向的水流运动(土壤水、河道-地下水水量交换)与水平方向的水流运动(坡面流、河道汇流、地下水流)过程.在产流模块中分别采用了经验的SCS曲线数方法和具有物理机制的Green-Ampt方法.结果表明,模型能较好地模拟研究区域降雨事件的水文响应过程,Green-Ampt方法的模拟结果优于SCS曲线数方法的模拟结果.     

基于栅格的新安江模型的构建和应用

根据分布式模型和新安江模型的最新理论,建立了基于栅格的分布式新安江水文模型,该模型能够考虑网格之间的水量交换.将建立的模型用于钱塘江支流密赛流域的洪水模拟计算,并与新安江模型的计算结果进行比较,可以看出,基于栅格的分布式新安江水文模型可以很好地应用于该流域进行洪水模拟,其模拟精度于原新安江模型的精度相当.     

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.     

PDTank模型及其在三川河流域的应用

介绍了一种具有物理机制的分布式水文模型PDTank(Pllysically-based Distributed Tank)模型,该模型以矩形网格为计算单元,在垂直方向上用若干个彼此相联系的水箱进行模拟.以水箱中的蓄水深度为控制变量,计算流域的产流、汇流以及下渗过程.本文选择位于黄河中游干旱半干旱区的三川河流域作为研究对象,在研究区应用PDTank模型并结合遥感和地理信息系统对研究区域的径流过程进行了模拟研究.从模拟结果的精度看,PDTank模型可以满足黄河中游干旱半干旱地区的水文过程模拟,同时也为研究黄河中游干旱半干旱地区的水文过程提供了新的手段和工具.     

基于DEM的分布式水文模型在黄河三门峡-小浪底间的应用探讨

充分考虑水文要素和各种参数的空间变化是分布式水文模型的优势所在,信息技术的发展为它们的研究提供了更为方便易得的数据源,因此具有一定物理基础的分布式水文模型将成为水文学发展的必然方向.文中依据从DEM中提取的河网、水流路径长度和坡度等流域特征,建立了适合于黄河流域三门峡-小浪底区间水文过程模拟的分布式日模型,为进一步的次洪模拟和小浪底水库入库洪水预报系统研究提供了必要的参数和依据.     

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.     

水文水资源管理经济中气候变化影响评估的不确定性问题

大多数关于气候变化对水文过程影响评估的文献中,对大气模型中存在的显著的不确定性往往考虑不足.在很多重要的领域,GCM生成的长期预测很少能用于未来水资源规划与管理,因为其结果无法对变化趋势进行准确的描述,也就是对水文变量增加或减少趋势的预测缺乏可信度.一项借助于14个GCM模型以及不同发展情景(包括基准情景)开展的径流预报集合分析研究验证了这一点.GCM的输出情景作为水平衡模型的输入这种方法用于多瑙河上游未来水文变化的预测.如果将这种预测情景用于预测由气候变化引起的水文变化经济成本,更大的不确定性将会在经济数学模型中产生.著名的Stern"气候变化经济学"评论在水资源管理领域被广泛的应用.在经济学文献中对Stern评论的观点存在很多争议,很多专家对方法的使用和结论提出了一些质疑,本文的实例也证明了这一点.因此,进行气候变化对水文和水资源影响评估的学者们应该意识到不仅在GCM中存在很大的不确定性,大气-水文-经济模型的耦合过程可能会导致更大的不确定性.     

渤海海冰演化的三维数值模型

基于非结构化网格、有限体积三维海洋模型FVCOM建立了海洋-海冰耦合的渤海海冰数值模拟系统.模型中考虑了海冰动力过程和海冰热力过程,讨论了适合渤海的冰厚度分类规则、临界冰厚、短波辐射在冰内的透射率以及冰的热传输系数的合理取值.利用美国国家环境预报中心(NCEP)一小时一次的再分析气象数据作为驱动对2003—2004年冬季渤海海冰过程进行了模拟.模拟的渤海温盐计算值与实测值吻合较好,模拟的渤海冰盖分布与同期卫星遥感结果接近,模拟的辽东湾初冰日、终冰日的海冰面积、海冰厚度及其最大值和最大值对应的时刻与实测值基本一致.模拟与实测结果对比表明,建立的三维海冰数值模型能比较合理地反映渤海动力过程、气象条件影响下的温盐场过程以及渤海海冰的生消演化过程,具有较高的计算精度和计算效率,适合用于渤海海冰中长期数值模拟.     

基于分布式水文模型DHSVM的平通河流域水文模拟

中小河流域水文预报时,由于流域水文资料缺乏,洪水发生时间短,传统的水文模型难以取得良好的效果.基于平通河流域研究了分布式水文模型DHSVM的建立过程、建模方式以及模型的结构和参数,探讨了分布式水文土壤植被模型在平通河流域的适用性.并结合平通河水文资料进行了数值模拟研究.结果表明,采用DHSVM模型能够较好的反映流域日径流水文过程,模拟的相对误差均在10%以下,模型在平通河流域具有一定的适用性;从模型的结构角度对结果产生的误差进行了探讨.     

分布式单位线模型在流域产汇流中的应用初探

重点探讨在GIS支持下建立分布式单位线模型的方法和途径。以姜湾小流域为例，分析了姜湾流域的空间特性，如流向、坡度、理论流路图、流程的长度等，借助等流时线法推求流域的时间面积曲线(即S曲线)，得出流域的分布式单位线，从而推算出流域的径流过程。经计算值与实测值对比分析，认为该模型有较好的模拟效果。该研究为GIS在产汇流中的应用提供了经验模式。     

一类CML模型的拟序和湍流性态研究

提出了一类系统的耦合映象格点(CML)模型,和现有的同类模型相比,它具有适宜描述物理分层耦合的功能,从而便于分析主动、从动的耦合系统.空间上,它具有描述物理随机交换机制的功能,它既适宜弱耦合也适宜于强耦合系统.时间上,它具有描述随机现象机制的功能.我们分析了物理因子如随机耦合、相位、振幅等所起的作用,研究了局部耦合方式和相变形式对于系统性态的影响,计算了刻画系统性态的一些定量指标,并对于系统的湍流态的演化规律进行了分析.     

考虑水沙和风沙过程的海滩-沙丘系统耦合演变数学模型研究综述

海滩-沙丘系统耦合演变数学模型同时考虑近岸水沙和风沙过程，可以更好地预测砂质海岸在更大空间尺度上的地貌形态演变，为海岸带保护修复和综合管理提供依据。从概念模型、基于水沙过程的海岸地貌演变模型、海岸风沙输移模型、水沙-风沙耦合模型4个方面概述了海滩-沙丘系统耦合演变数学模型的研究进展。现有海滩-沙丘系统耦合演变数学模型可以模拟风暴作用下的海滩-沙丘侵蚀和泥沙交换、供应限制条件下的风沙输移和沙丘发育等物理过程，并初步具备多年时间尺度上的模拟能力，但在适用性、准确性和计算效率等方面仍存在不足，提出该类模型关键物理/生物过程的考虑、计算效率的提高、空间维度的拓展和实际应用的检验等今后的发展方向。     

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。     

基于GIS空间分析的流域水文模型及其应用

将GIS技术应用于水文模型中发展起来的分布式降雨径流预报模型成为近年来流域水文模拟发展的主要趋势．针对流域内降水及下垫面条件具有时空分布不均匀的特点,通过DEM将流域划分为若干子漉城单元,并以TOPMODEL模型为理论基础设计了一个分单元处理产流和汇流过程的分布式降雨径流模型．结合西南某水库汛期入库径流资料进行模拟计算,实验结果表明该模型具有较好的应用效果．     

Calibration of the HSPF model with a new coupled FTABLE generation method

The hydrological simulation program FORTRAN (HSPF) is a comprehensive watershed model designed to simulate water quantity and quality processes.It is used widely throughout the world.Calculating discharge from a stream reach by HSPF is based mainly on function tables (FTABLEs),which describe the relationship between surface area,stream stage,volume,and discharge.The traditional method of FTABLE generation (using general stream cross-sections and the Manning equation or other discharge relationships) can be time-consuming and inaccurate when there are limited calibration stations and survey data.Recent insights into generalized coupled stage/storage and stage/discharge relationships,however,offer the potential to improve both the speed and accuracy of compiling FTABLEs and thus HSPF models.This study tested the application of these insights in generating FTABLEs.The study domain included 18 gauging stations in a coastal plain environment on the Peace River watershed in West-Central Florida.In the calibration of this model,wetlands were treated as reaches in HSPF with storage-attenuation characteristics.Over the simulation period,the modeled daily flow and stage correlated well with observed data at all ganging stations along the Peace River.The Nash-Sutcliffe efficiency and correlation coefficient computed using observed and simulated daily flows were 0.90 and 0.91,respectively,at the Peace River outlet.Rigorous testing found that the new system for calibrating the FTABLEs improved the model predictive ability and efficiency.Uncertainty in un-calibrated station performance was also reduced.The model parameters obtained in this study could potentially serve as reference values for model application in similar climatic regions.They may also have particular relevance in disaster management,as the simulation period extended over the hurricane season of 2004,and the model domain was within a high hurricane impact zone.The possible effects of hurricanes on discharge are also briefly discussed.     

植被—土壤—水文相互作用及生态水文模型参数的动态表述

植被与土壤、水文之间存在复杂的相互作用,是生态水文模型和植被变化生态水文效应评估研究的重点.虽然陆面植被指数等动态变化对流域截留、蒸散发等水量、能量平衡项影响已有较多研究,但植被地下生物量变化如何改变土壤结构和水力特性,进而影响入渗和径流等水文过程研究相对缺乏.本文综述国内外植被变化对土壤、水文动态变化特征研究成果基础上,分析植被变化水文响应的阈值效应和尺度效应、植被变化下的土壤水力参数时变特征定量表述及其与植被、土壤类型以及气候条件的关系.在生态水文模型中,考虑植被因子对土壤水力参数影响的动态表达可以提高植被变化下水文效应模拟和预测的可靠性.     

两种不同类型的水文模型在贵州典型岩溶地区的应用

本文建立了两种不同类型的水文模型以研究岩溶地区特殊的产汇流过程．一种是将人工神经网络应用到岩溶地区,采用成因分析法和自相关分析法确定模型的输入变量,进而建立了Back—propagation（BP）神经网络岩溶水文模型．另一种是根据系统理论方法,建立起概念性岩溶水文模型,并采用遗传算法率定模型参数,进而建立了基于遗传算法率定参数的概念性岩溶水文模型．以贵州普定后寨河流为例,将后寨测站不同时段水文资料对这两种模型进行了检验,并分析比较了两种模型在岩溶地区的适用性．研究结果表明,这两种模型均能模拟及预报岩溶地区产汇流过程;按照相对误差RE、互相关系数R和确定性系数QR这3个指标,所建的BP神经网络岩溶水文模型优于基于遗传算法率定参数的概念性岩溶水文模型．     

SCS模型在黄河中游次洪模拟中的分布式应用

针对SCS模型存在的空间描述能力有限等问题,使用概念性源汇(source-to-sink)汇流方法,替换原有的无因次单位线汇流方法,建立基于栅格的分布式SCS模型,并引入2个参数对SCS模型的径流量计算方法进行修正.选择黄河中游八里胡同水文站控制小流域检验了模型.检验结果表明:建立的分布式SCS模型不仅较好地再现了5场典型洪水的径流过程,还能给出分布式径流深等数据供空间分析参考;改进后的参数确定方法使得SCS模型的CN值既能反映区域间类似下垫面组合之间的差异和土壤初始含水量对产流的影响,又无需利用大量的观测资料重新对其进行率定,可供无资料地区的水文模拟参考.