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.     

分布式架构水文模型

为了更好地模拟流域水文循环过程,解决科学研究以及工程实际问题,提出分布式架构水文模型.该模型结构具有分布式特征,水文特征单元概念的引入是模型的精华所在,使得该模型在计算时可以根据流域特征和实际需要采用最合适的模块组合,综合运用已有模型的优秀成果,同时又很好地支持了对某些水文特征单元精确化、理论化的研究.分布式架构水文模型相较于其他水文模型具有更多的优点,是对未来分布式水文模型发展的一种探索.     

喀斯特地区分布式水文模型研究

随着计算机、GIS和RS的发展 ,分布式水文模型得到了迅速的发展 ,但在喀斯特地区还未见到这方面的研究。作者在分析喀斯特地区的水文模拟现状和国内外分布式水文模型研究进展及其一般结构的基础上指出 ,在喀斯特地区利用分布式水文模型进行地表模拟工作将能更好的揭示变化环境中水文规律     

基于分布式水文模型BTOPMC的晋江流域水文循环模拟

晋江流域所在福建省泉州市近年来经济社会发展迅速,水资源短缺已经成为制约该地区发展一个重要因素.开展水文循环过程模拟对把握该流域水资源时空演变规律,提高决策管理水平具有重要意义.本研究采用已在亚洲季风区多个国家广泛得到应用的BTOPMC(Block-wise use of the TOPMODEL with the Muskingum-Cunge routing method)分布式水文模型对晋江流水文循环过程进行模拟.模拟结果表明BTOPMC模型在该流域具有较好的适用性,具有为制定科学合理的水资源管理政策提供决策支持的潜力.     

SCE-UA算法在TOPMODEL参数优化中的应用

以江西修水万家埠流域为例,用SCE-UA算法对TOPMODEL参数进行了优化,并对优化结果进行了检验.结果表明:SCE-UA算法不仅可以用于概念性水文模型和分布式水文模型,还可以用于半分布式水文模型———TOPMODEL;TOPMODEL参数上下边界需根据参数的物理意义和研究流域特性来确定;在SCE-UA算法中,目标函数的建立对于参数优化具有重要作用,在次洪模拟时,目标函数应突出高水过程和洪峰对模拟效果的影响;SCE-UA算法的绝大部分参数取值都可以采用已有研究成果的默认值,只有复合型个数p需要根据具体问题确定.     

基于SWAT模型太子河流域径流模拟

在太子河流域建立了SWAT(Soil and Water Assessment Tool)分布式水文模型,并采用S U FI-2算法进行参数敏感性分析以及参数率定、模型验证与不确定性分析,对太子河流域的1956—2016年水文过程进行了模拟.研究结果显示:①模型运行时所用的一些水文参数,会影响模型的模拟结果,如基流α系...     

极端土地覆被情景下的水文响应模拟

 以淮河流域为研究对象,选择分布式水文模型HMS,结合GIS技术,构建了分布式陆面-水文耦合模型（LSX-HMS）。利用实测水文资料进行参数率定和模型验证,确定性系数达0.791~0.854,表明该耦合模型在淮河流域具有较好的适用性,能进行土地覆被变化下的水文响应研究。采用极端土地利用/覆被法构建了5种土地覆被情景,利用LSX-HMS模型分析了各情景下的水文过程。结果表明：常绿阔叶林覆被情景下的蒸散发量和径流量变化最为显著,年均蒸散发量增加5.6%,年均径流深减少16.7%;草地覆被情景对增加径流量作用较为显著,年均径流深增加6.9%;在枯水年,草地覆被情景下的土壤含水量变化较为剧烈;对径流量的空间模拟表明：各情景下径流量的空间分布差别较大。研究成果为淮河流域水土资源合理开发利用、调配和管理提供依据。     

采用分布式HEC-HMS水文模型的晋江流域暴雨次洪模拟

以晋江流域为研究区域,采用分布式HEC-HMS水文模型进行暴雨次洪模拟.分别通过SCS曲线数法计算水文损失,单位线法计算直接径流,Muskingum模型进行河道洪水演进,基流指数退水法模拟流域基流,并以1972-1979年的实测数据进行参数的率定及验证.研究结果表明:单峰的洪水模拟结果与实测数据拟合比较好,模型效率系数都在0.8以上,峰现误差为3h以内;多峰的洪水效率系数在0.6以下.     

黄河无定河流域分布式时变增益水文模型的应用研究

黄河无定河流域是典型的黄土高原沟壑地区，水文时空变化大，观测站点有限，水文过程的非线性问题和人类活动影响问题比较突出．本文针对黄河无定河流域内不同尺度水文循环模拟问题，对作者开发的分布式时变增益水文模型进行了改进，拓展到了月、日、时三个时间尺度，应用于无定河内的大理河、小理河及岔巴沟三级不同空间尺度的流域．研究表明：分布式时变增益水文模型是水文系统非线性理论与分布式流域水文模拟结合的一种新途径，水文系统模拟的精度比较满意．该模型为分析土壤湿度的时空分布与变化以及人类活动的影响，提供了一种量化分析的有效工具．     

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.     

流域水文模型综述

流域水文模型在进行水文规律研究和解决生产实际问题中起着重要的作用.介绍了具有一定物理成因机制并易于推广应用的新安江模型(三水源)、SACRAMENTO模型、TANK模型等概念性流域水文模型和基于GIS和RS的TOPMODEL模型、SWAT模型和SHE模型等分布式流域水文模型.各种模型结构各异,构思各有特点.应理性的看待这两类模型,汲取它们建模思想的精髓,以推动流域水文模型研究的进一步发展.     

计算单元边长对分布式流域水文模型模拟结果的影响

具有物理基础的分布式流域水文模型通常采用DEM栅格作为计算单元,对地形信息具有均化作用,使得提取的坡度为非真值,且不同尺度栅格对应的该非真值差别明显,导致基于不同计算单元边长分布式流域水文模型的模拟结果具有显著差异。为了解决不同分辨率DEM模型对于模拟结果的影响,提出了一种栅格尺度与提取的流域坡度之间关系的归一化表示方法及对应的坡度矫正方法,该矫正方法中引入了可用于模型流速计算公式的坡度矫正系数。研究结果表明,计算单元边长对模拟结果的影响规律与对提取的流域坡度的影响规律完全一致,且提出的方法可以有效消除栅格均化作用对分布式流域水文模型模拟结果的影响。     

分布式实时洪水预报方案构建范式

以数字流域平台为依托,提出了一整套分布式实时洪水预报方案构建的方法.以自然流域为单位划分单元面积,通过流域解构,将流域离散成产汇流分区的集合,解决了流域下垫面的空间变异性和模型参数的空间分布;通过流域全程解析,将产汇流分区解析为水文模拟分区,完成了流域离散与水文模型的耦合;通过流域离散单元的拓扑重构,建立了水文模拟分区间的水力联系,构建了实时洪水预报方案的体系结构.将提出的方法应用于长江上游流域、珠江流域和闽江流域等多个流域的洪水实时预报方案编制中,结果表明,该方法能较好地体现出分布式流域水文模型在实时洪水预报中的实际应用,研制的软件系统实用性和通用性强,较好地满足了实际防洪决策会商的技术要求.     

基于贝叶斯理论的TOPMODEL参数不确定性分析

应用贝叶斯理论探讨了流域水文模型参数及预报不确定性问题.通过Monte-Carlo途径确定TOPMODEL模型的敏感参数,采用MCMC抽样技术估计敏感参数的后验概率密度分布,并根据参数的抽样系列构造水文模型预报值的经验分布,据此对模型参数的不确定性及其对水文预报结果的影响进行评价.以浙江密赛流域为例进行了应用研究,提供了模型参数及预报结果不确定性的定量分析结果.     

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．     

海河流域中小河流洪水预报系统设计与实现

中小河流突发性洪水具有流速快、预见期短以及分布广的特点,其对预报在广度和频度上提出了新的要求;分布式模型充分考虑了气候因子和下垫面空间分布不均匀性,采用更细尺度单元描述流域内部的水循环过程,满足了这种精细化预报的要求。研究围绕分布式水文模拟技术,以数字流域水系提取、分布式水文模型、BP神经网络误差校正、网络地理信息系统等一系列新技术手段为支撑,构建了海河流域中小河流洪水预报系统,为中小河流突发性洪水的预报预警提供了一个思路。     

并发L-BFGS异构率定算法设计与实现

针对分布式水文模型在水文模拟参数率定过程中计算与收敛速度过慢的问题,提出一种面向异构平台的水文模拟并发参数率定方法。对传统的L-BFGS算法进行并发式改造使其结构适应并行计算的率定需求;对HIMS水文模型进行异构移植,使整个水文模型以多线程的形式并发运行于协处理器端;以拉萨河流域为例,在Intel+Nvidia GPU与国产AI加速器的双异构平台部署模型与测试算例。测试结果表明,并发L-BFGS异构率定算法适用于当前主流的"处理器+协处理器"架构,并能够得到较好的率定效果。     

太湖流域洪水过程水文-水力学耦合模拟

太湖流域洪水灾害日趋频繁、洪灾损失越来越大.针对太湖流域河网水系复杂等特点,本文将流域分为山区和平原区,分别构建分布式水文模型VIC和水力学模型ISIS.其中,上游山区划分为9个子流域,19个流量节点,构建了太湖流域山区分布式VIC水文模型,为平原区ISIS模型提供山区边界入流;平原区河网概化为795条河道和2 394个河道断面植入ISIS模型.选取1999年大洪水为典型,对所建水文-水力学耦合模型进行验证.结果表明:VIC模型在上游山区适用性较好,湖西和浙西山区总水量的模拟相对误差分别为9.73%和-11.18%,N-S效率系数达到0.81和0.72,ISIS模型模拟的6个站点汛期最高水位与实测值的绝对误差大多控制在±10cm以内,模拟的各站峰现时间也与实测值基本吻合,平均误差为2d,基本可以满足平原河网地区洪水模拟的精度要求.     

基于动态临界雨量的中小河流山洪预警方法及其应用

分析了国内外山洪预警预报技术的最新进展,提出了以分布式水文模型为摹础,以动态临界雨量为指标的山洪预警预报方法,并在江西遂川江流域得到应用,以期为全国山洪监测预警系统的建设及山洪灾害防治提供参考依据.