基于BCSD降尺度方法的黄河源区气候变化预测

采用BCSD降尺度方法,根据黄河源区16个气象站基准期(1961—1990年)的逐日降水量、气温,最高气温和最低气温资料,对IPCCAR4 中的20个GCM模式在A1B情景下的气象资料进行降尺度研究,并简单论证了BCSD的降尺度效果及其结果的可信性。基于降尺度分析结果,预测在A1B情景下,黄河源区温度普遍升高,增幅约为0.032 ℃／a,降水量呈现波动状微弱上升趋势,增幅约为0.50 mm／a,同时从流域空间分布上看,东南部降水和气温的增加效果显著,一定程度上可认为黄河源区东南部有暖湿化的演变趋势。     

基于非平稳GEV模型的黄河源区枯季径流演变特征分析

为剖析气候变化对水文极值非平稳性的影响,采用5 a滑动平均和Mann-Kendall突变检验法对黄河唐乃亥水文站1957—2018年最枯多日平均流量进行非平稳检验;根据Kendall等级相关分析法优选气候指数,以时间和气候指数为协变量构建非平稳广义极值分布(generalized extreme value, GEV)模型,并进行参数估计与模型优选,对比平稳与非平稳GEV模型在枯季径流模拟中的应用效果。研究结果表明：黄河源区枯季径流呈现明显的非平稳特征;平稳GEV模型的模拟值偏高,以西太平洋指数为协变量的非平稳GEV模型对极值的拟合效果较好,且能较好地解释极端枯水事件的波动性。     

GCMs模式在黄河源区的适用性分析

利用黄河源区24个气象站1961～1990年的月平均气温、最高气温、最低气温、月降水资料和IPCC 提供的5个全球海气耦合模式(CCC,CCSR,CSIRO,GFDL,HADL)的模拟结果,采用多年平均、不均匀系数、绝对变化幅度等统计特征,验证分析了各个模式对黄河源区降水和气温的模拟效果.结果表明:各个模式在降水和气温2个方面的模拟效果均不相同,如GFDL模式对降水的模拟效果最好,GFDL和HADL模式对气温的模拟效果较好;若同时考虑降水、气温2个方面的模拟效果,GFDL模式要略优于其他模式.     

SWAT模型参数区域化在黄河源区的应用

利用多期土地覆盖数据,采用参数区域化方法,建立了SWAT模型主要参数与下垫面特征的关系。结果表明,采用下垫面变化后新的模型参数得到的径流模拟精度普遍高于人工试错法,且下垫面变化最大的年份(1995—1997年)径流模拟的Ens=0.793,R2=0.810,与人工调试结果(Ens=0.639,R2=0.641)相比,精度明显提高,模拟的径流过程更接近实测径流过程。     

黄河河源区近10年来土地覆被变化研究

分析80和90年代2期土地覆被数据表明,随着黄河河源区自然条件的变化、人口数量的增加和人类活动的强度加大,使黄河河源区草地面积明显减少,尤其是覆盖度高的天然草场.沙地裸地的面积迅速增加,表明黄河河源区的土地覆被已经遭受严重的破坏.对黄河河源区土地覆被结构与变化过程、空间景观特征研究得出,近10年来,流域土地覆被格局由依赖高覆盖度草地转变为其他覆被类型,高覆盖度草地已经明显遭到破坏.     

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。     

面向对象的黄河源典型区湿地信息提取

以黄河源玛多县为实验区,遥感TM影像和DEM为数据源,在研究区湿地定义、成像机制及其地学规律分析的基础上确定了湿地遥感提取的分类体系和湿地信息提取的有效特征（包括光谱、纹理、地形和结构特征）,并构建了面向对象的遥感湿地提取方法.实验显示:该方法湿地提取的总精度为90.13％,Kappa系数为88.33％,比常用的最大似...     

浅谈汾河河源区水资源保护的对策

在分析汾河河源区水资源特征、开发利用现状及存在问题的基础上,提出汾河河源区水资源保护的对策。     

黄河源区土壤饱和水力传导度的实验室测定

为了获得黄河源区的土壤饱和水力传导度,采用渗透筒法对黄河源区的10个土柱进行了土壤饱和水力传导度的实验室测定.结果表明:黄河源区土壤饱和水力传导度空间变异强烈,各土柱之间饱和水力传导度差别较大;沙性土较之黏性土更适合在实验室测定土壤饱和水力传导度.黄河源区的土壤饱和水力传导度实验室测定值需要在累积出水量达到一定的量后才更为稳定和准确.     

黄河源区不同植被类型覆盖下季节冻土冻融过程中的土壤温湿空间变化

在对不同植被覆盖度(95%,70%～80%,40%～50%和10%)下的土壤水分(θv)和土壤温度(Ts)进行日观测的基础上,研究了冻融过程中植被覆盖变化对土壤水分分布和温度的影响.土壤温度与水分关系的回归分析表明:土壤冻融过程明显受植被覆盖变化的影响,植被覆盖变化还导致土壤水分和温度的耦合变化.使用了一个土壤水分和温度的耦合模型来研究植被覆盖的影响,结果证明了这一方法的有效性.结果表明:土壤水分对土壤温度的变化范围和幅度都有影响,高盖度下的土壤比低盖度土壤持水性强.此外,在冻结过程中,由于水的热容量大于土壤的,高盖度土壤能够抑制土壤温度的降低幅度,高盖度土壤具有较好的绝热功能.对于黄河源区不同植被类型覆盖下季节冻土冻融过程中的土壤温湿空间变化研究有利于为高寒冻土地区冻土和生态环境的保护及合理利用提供科学依据.     

黄河源区可能最大洪水研究

以唐乃亥水文站所控制的黄河源区为研究对象,根据暴雨的物理成因,通过相似过程代换法得到组合暴雨过程,将组合暴雨过程极大化后推求流域可能最大降水过程。在分离出基流和融雪径流后,将黄河源区划分为9个计算单元,各单元采用初损后损法进行产流计算、单位线法进行汇流计算、马斯京根法进行河道洪水演算,建立模拟雨雪混合补给型洪水的水文模型。以流域可能最大降水过程、可能最大融雪流量过程作为模型输入,得到唐乃亥水文站的可能最大洪水。     

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.     

主流区风口模型在CFD模拟中的应用

提出主流区风口模型计算气流温度和速度的特性公式,并研究其在工程中的实际应用情况．利用主流区风口模型、基本模型、盒子模型、N点动量模型分别模拟了送风口气流分布情况．结果表明,基本模型与盒子模型对于结构复杂的送风口模拟失效;基于N点动量模型和主流区模型的流体速度在工作区的模拟值与实测值的相对误差小于20％;在主流区模型中,送风口附近的气体速度模拟值与实测值的最大相对误差小于15％．     

黄土山区矿井地表移动变形数值模拟

黄土山区地形条件复杂,煤层地下开采引起的地表移动变形规律与平原区不同。文中以最具代表性的铜川矿区为例,运用有限差分法数值计算软件(FLAC3D)研究了黄土山区地下煤层开采引起的地表移动变形的规律。研究表明,黄土山区地表移动变形除了有向采空区方向移动的位移分量外,还有向山坡下方移动的位移分量,地下煤层顺坡向开采可在一定程度上减缓和控制山区地表采动损害。     

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.     

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.     

基于能量平衡法的融雪模型多时间尺度模拟

选择基于能量平衡法的融雪模型,对不同时间尺度的融雪模型进行比较。尝试采用小时模型进行日温模拟,分别用线性模型和正弦-指数模型模拟温度的变化。选择三江源区18个气象站中测得积雪最多的清水河气象站、甘德气象站、达日气象站的实测资料对模型模拟结果进行验证,结果表明:基于小时尺度的融雪模型比日模型的模拟精度高;线性模型对资料要求不高,并且能更好地模拟积雪消融的过程。     

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、...     

VIC模型与新安江模型径流模拟对比研究

分别选取VIC模型与新安江模型作为分布式和集总式水文模型的代表,以太湖上游山区西苕溪流域为例,以Nash-Suttcliffe效率系数为目标函数,用SCE-UA (shuffled complex evolution algorithm)自动优化算法进行参数自动率定,探究不同结构的模型在径流模拟中的差异性.模拟结果表明:VIC模型和新安江模型在该地区日降雨径流模拟中都表现出了较好的适用性,率定期模型效率系数分别为0.76和0.77,验证期分别为0.84和0.82;但是在月时间尺度上,VIC模型和新安江模型则表现出了较大的差异,率定期分别为0.78和0.87,验证期则分别为0.85和0.91;从月均方根误差和平均绝对误差来看,新安江模型也表现了更好的模拟性能.从丰水(25％)、平水(50％)和枯水(25％)三个流量等级探究VIC模型和新安江模型的模拟及预测效果,结果显示:VIC模型在丰水时模拟较好,新安江模型在平水和枯水时模拟较好,尤其是在低流量时,模拟能力远优于VIC模型.     

基于迹线方法的黄河源区降水来源分析

黄河源区是青藏高原生态屏障的重要组成部分,也是黄河的主要水源地,具有重要的生态环境与社会经济意义.本文基于拉格朗日迹线观点,利用自主研发的高效并行大气迹线求解软件pyTraject获得黄河源区1980～2018年全部6h累计降水量大于1mm的降水来源迹线,采用水汽源归因法对这些降水进行溯源分析,并采用已有的类似软件hysplit进行对比验证.结果表明,黄河源区降水中有43%左右的水汽由青藏高原贡献;青藏高原、南亚和四川盆地的水汽贡献对黄河源区的降水变化起主导作用;青藏高原东南部、四川盆地、柴达木盆地等地对黄河源区降水的水汽贡献呈显著增长趋势.基于拉格朗日观点的降水来源解析可为更好地理解区域的水物质循环,尤其是空中的水物质输送过程,以及其历史演变过程提供参考依据.