基于球体网格与DEM的流域地形特征尺度效应分析——以长江流域为例

基于球体大圆弧八叉树剖分网格和全球共享DEM(Digital Elevation Model)数据分别构建长江流域多层次三维地理场景,提取流域相关地形参数,分析流域地形特征随度量尺度变化的趋势与规律.结果显示,同尺度下球体网格模型的上下表面积、起伏度均小于DEM模型对应的特征值,而地形粗糙度、二维和三维分形维数以及广义分形维数和多重分形谱值的范围等均大于DEM对应的特征值.所有尺度下,球体网格模型表面的二维分形维数均大于2,而对应DEM的二维分形维数均小于2,但两种模型的三维分形维数均小于3.研究表明,DEM与球体网格模型在计算地形参数时均具有尺度效应,所有参数值随着剖分层次/数据分辨率的提高而增加,但增加的趋势不尽相同;两种模型在表达地形多尺度特征时具有良好的一致性;球体网格在大区域地形无缝可视化和地形参数提取精度方面具有一定优势.该研究可为流域生态环境监测以及流域分布式水文模型构建等提供科学参考.     

受水区生态系统对南水北调工程的响应

南水北调工程的运行将引起受水区河流水生维管束植物的数量减少、东线洪泽湖的水质复杂化、受水区降水增多和温度降低以及受水区植被面积增加,从而改变流域的生态结构.因此,在实施南水北调工程的同时,应保持河流形态的异质性和生境的多样性,充分认识生态系统过程的非线性和结果的不确定性,并实施相应的环境监测以便及时发现和解决问题;确保受水区生态在自主性基础上进行恢复,努力使南水北调工程对受水区的生态起最大积极作用,使南水北调工程成为可持续发展的生态南水北调工程.     

基于GLUE方法的流域水文模型的不确定性分析

以东江流域中的星丰流域为研究对象,采用GLUE方法探讨了TOPMODEL模型在水文预报中的不确定性.研究结果表明,模型中的参数m、T0和RV较为敏感,它们的微小改变都将影响模拟结果,而参数SR0不太敏感.从两场次洪水的流量过程线可看出,模拟得到的流量过程线的上、下边界并不能完全包含实测流量过程线,总有一些实测流量落在90%的置信区间之外,说明TOPMODEL模型并不能完全模拟出该流域的流量过程,这正是由于模型的不确定性而引起的.     

基于改进的两参数月水量平衡模型的月径流模拟

对熊立华等提出的两参数月水量平衡模型进行了分析,辨析了模型参数的物理意义,针对模型计算公式中的不合理之处,对原模型作了改进:首先,考虑到降水和流域前期蓄水量对流域蒸散发的共同作用,将两者同时作为影响因子,构造了新的蒸散发计算公式;其次,根据有关参数的变化范围,用线性函数近似双曲正切函数,改进了月径流量计算公式.运用改进后的模型模拟、验证了北运河通县站控制流域1980~1991年的月径流和蒸散发过程.结果表明,较之原模型,改进后的模型精度更高,月径流计算过程与实测过程拟合效果较好,年内最大洪峰流量相对误差明显减小,模拟的月蒸散发和流域蓄水量过程更加合理.     

考虑水库泄水影响的逐网格汇流演算方法

为将网格新安江(Grid-XAJ)模型更好地应用于受水库泄水影响地区的洪水模拟及预报,以横排头流域为研究区域,基于水库真实地理位置,利用分段马斯京根(MK)法、逐网格MK法、逐网格Muskingum-Cunge-Todini(MCT)法对比分析水库泄水对模型汇流计算的影响。结果表明:3种方法对洪峰的模拟情况均较好,率定期与验证期全部洪水的平均合格率均为100%;逐网格MK法与分段MK法全部洪水的平均径流深合格率均为76.9%,小于逐网格MCT法(84.6%);与分段MK法相比,逐网格MCT法与逐网格MK法可以反映上游水库泄水对汇流过程中流量在流域中时空分布的影响;逐网格MCT法在逐网格MK法的基础上进一步考虑了下垫面河道的真实情况;总体而言,逐网格MCT法对于受水库泄水影响流域的洪水预报具有较强的适应性和可靠性。     

山区开发与流域治理可持续发展对策

随着国家西部打开发战略的实施,祁连山属西部大开发战略中的重点生态建设区,本文从山区资源、统盘考虑、科学规划、分类事实、可持续发展的技术途径方面,以可持续发展的战略高度,探讨了山区开发与流域治理的可持续发展对策。     

赣江流域高分辨率卫星降水数据的精度特征与时空变化规律

提出了一种基于地面雨量计空间插值数据,从栅格单元、子流域以及全流域3种空间尺度上综合验证和比较卫星降水数据精度的方法.采用该方法,针对长江中下游赣江流域,以2003~2009年325个雨量站空间插值数据为基准,在日时间尺度上,综合评价了TRMM 3B42,TRMM 3B42RT,CMORPH,PERSIANN,GSMaP MWR＋和GSMaP MVK＋共6种高分辨率卫星降水数据的精度,揭示了精度指标的时空变化规律.结果表明经地面雨量计校正的3B42综合精度最高,在日均意义上略为高估了基准降水量,其他未经校正的5种数据均有较大程度低估.同时,6种数据在汛期的精度显著高于非汛期.随着时间尺度的扩展,卫星降水数据的精度有不同程度提高,其中3B42最明显.在赣江流域西部山区及北部山前区,卫星降水数据的精度较低,而在中部及东南部丘陵、盆地相对较高.随着空间尺度的扩展,6种数据的精度不断提高.本文为验证其他区域卫星降水数据精度提供了范例,并为进一步研究利用卫星降水数据分析流域水文过程提供了直接依据.     

岔巴沟流域分布式产流产沙的计算机模拟

建立了基于场次洪水的分布式流域产流产沙模型,该模型能够模拟出流域在不同土地利用类型下的径流和产输沙的时空过程,模型能反映下垫面因子空间分布不均和人类活动对流域产流产沙的影响,进而为流域内水土保持措施配置提供技术支撑和科学依据.经岔巴沟流域实测资料验证,计算值与实测值符合良好,基本反映了流域产汇流及侵蚀产输沙的物理过程.     

流域可持续发展的系统动力学预警方法研究

流域可持续发展是以流域作为特殊区域的一种可持续发展模式,如何度量可持续发展状况以及度量发展模式是否具备可持续性,是目前研究和关注的热点。本文提出了流域可持续发展分析的新思路－系统动力学预警方法,并结合实例进行了分析研究,建立了流域可持续发展预警模型,通过可持续发展能力指数调整流域发展策略,拟定不同政策方案,进行了仿真研究,通过对各种政策方案下仿真结果的分析和评价,得出的对策意见和预警结果符合实际情况,为流域制定发展规划,调节各项政策提供了理论及方法、依据和决策支持。