水文模型

摘要： 水电站坝、厂址水位流量关系不仅关系着工程的安全,同时也是确定工程装机容量、计算电站发电效益的基础,对低水头大流量电站尤为重要。根据QZK水电站坝址断面处资料条件,分别采用本断面高水外延法、相关关系法、曼宁公式法、HEC-RAS水文模型法多种方法推求坝址水位流量关系。结果表明:由于资料条件较好,各种方法推求的QZK水电站坝址水位流量关系成果较为接近。同时通过对比发现,在无实测水尺观测资料、仅有本断面纵横剖面的情况下,只要比降、糙率两参数选取合适,采用传统曼宁公式推求的水位流量关系成果亦具有较高的精度。

摘要： 积雪深度是反映地表积雪量变化的重要因子,是水文模型和气候模式中的重要参数之一。被动微波遥感以其穿云透雾、对雪层信息敏感等特点,被广泛应用于雪深的反演研究中。被动微波传感器的低空间分辨率(数千米至数十千米)及地表覆盖的复杂性,使星载被动微波遥感影像中的混合像元现象十分突出,严重制约了被动微波雪深遥感监测的应用和发展。目前,被动微波遥感雪深反演中的混合像元问题研究仍存在着诸多挑战:①理论支撑不足,对被动微波混合像元亮温响应特征及影响机制的研究尚不充分;②针对混合像元问题所发展的被动微波雪深反演算法,对地表异质性特征考虑不足。

摘要： 径流及其形成过程是陆地水文循环的重要环节,而产流是径流形成的首要环节。产流研究在水文学领域具有十分重要的意义,且一直是水文学研究的重要内容。阐述了关于产流的相关概念与内涵,梳理了产流理论的发展历程,剖析了超渗地面径流产流机制、壤中流产流机制、饱和地面径流产流机制、地下径流产流机制等4种基本产流机制的特征、共同规律及其影响因素,探讨了变化环境下产流的研究方法与应用现状,提出了产流研究亟待解决的科学问题。

摘要： 为分析气候变化影响下黄河上游大型水库入库来水过程及梯级发电量的时程变化规律,以黄河上游龙羊峡刘家峡梯级水库群为例,采用Mann-Kendall突变检验方法对唐乃亥和小川水文序列进行突变识别,在此基础上构建了考虑融雪过程的HBV水文模型,利用统计降尺度方法对CanESM2和GFDL_ESM2G两种气候模式3种气候变化情景(RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5)下的降水、气温数据进行空间降尺度处理,并将其驱动水文模型预测未来入库来水过程,构建黄河上游梯级联合发电调度模型分析气候变化对未来发电调度过程的影响。结果表明:黄河上游径流序列突变年份集中于20世纪80年代,且2000年之后径流量显著减少;气候变化将导致未来(2021—2050年)汛期6—9月径流增加,非汛期径流显著减少;随着时间推移,不同气候变化情景下,龙羊峡和刘家峡两库的梯级发电量变化规律不同,RCP8.5气候变化情景下,气候模式不确定性对其影响最大。

摘要： 水环境容量的定量计算是实现水环境精细管理的前提,但相关参数在无充分资料的中小流域较难获得,其变化的难以确定给水环境容量求解带来较多不确定性。网格分布式水文模型和一维河网水质模型计算可以求解部分参数,提升水环境容量计算精度。选取长株潭城市群代表性区域——湘江一级支流捞刀河流域为研究对象,通过建立网格分布式水文模型和一维河网水质模型,结合水环境容量计算公式求解流域内不同控制单元水环境容量和剩余环境容量。结果表明:网格分布式水文模型可以较好地模拟流量,为水环境容量求解提供关键水文参数;金井河口和白沙河口所在控制单元的氨氮入河量超过水环境容量,其他控制单元的氨氮入河量在水环境容量范围内;流域上下游控制单元总磷的剩余环境容量接近0,而中游几个控制单元的剩余环境容量为负,有污染物应削减量。该研究可为无充分资料地区环境容量求解提供参考。

摘要： 冬季积雪时间长,温度低,降雪量大,随着气温回升,积雪融化形成融雪径流。理论研究是对融雪径流发展及应用做好基础;研究内容是对融雪径流的进一步理解主要包括融雪径流在径流中的占比、径流时段的划分、对气候的响应等;研究融雪径流的方法主要是通过基于物理、数学原理建立模型对融雪径流分析,在寒区春季融雪径流对河流的补给量可达30%,因此融雪径流的模拟对寒区河流春季洪水预报研究有重要意义。最后对我国寒区融雪径流研究中存在的一些问题进行总结并结合研究的理论、内容、方法分析未来的研究趋势。

摘要： 水资源评价工作是水利综合规划、水资源合理配置和科学管理的前提和依据。文章对比分析了基于水文模型的水资源评价方法与传统水资源评价方法各自的特点,更加凸显了水文模型评价方法的优势。随着气候变化和人类活动双重因素对流域或区域水资源影响程度的不断增加,基于水文模型的水资源评价方法将成为水资源评价的发展趋势。

摘要： 为降低漫流区水害对兰新铁路桥涵的危害,利用暴雨洪水管理模型(SWMM)对高台漫流区洪水进行模拟分析,得到该漫流区部分铁路桥涵预警雨量。首先通过ArcGis建立集总式与半分布式两种SWMM模型,用6场降雨对模型参数进行率定,利用精度评价指标比较两种模型的优劣,进而探讨了SWMM模型对漫流区的适用性;最后采用水位反推法,得到高台漫流区部分桥涵的洪灾预警雨量。结果表明:SWMM可针对漫流区建立降雨径流模型,率定期6场洪水洪峰水位相对误差均低于10%、确定性系数均大于0.7;模拟结果中4场洪水模拟精度等级达甲级标准,2场洪水模拟精度等级达乙级标准,合格率为100%;集总式模型相比半分布模型更适用漫流区;成灾水位一定时,预警时间越长,预警雨量越大。

摘要： 在附有空间约束的三维加速度点质量模型法的基础上引入水文模型进行约束,利用水文模型计算地理点之间的相关性,采用L曲线法确定最优正则化参数。计算结果表明,引入水文模型的三维加速度点质量模型法相比零阶Tikhonov约束的三维加速度点质量模型法信噪比大于0的比例更高。采用该方法对2010年中国西南地区干旱情况进行监测;同时,在剔除季节性信号后,利用主成分分析法对水储量异常进行分析。结果表明,西南地区在2009年秋至2010年春存在明显的水储量负异常特征。

摘要： 针对暴雨洪水造成的溃坝过程复杂、溃坝水流与溃口变化快及灾害危害大等特点,以射月沟水库实际溃坝洪水为研究对象,利用实测和调查资料,基于时空变源水文模型和二维水动力学方法模拟分析了射月沟水库洪水形成、溃坝过程、溃坝水流与机理。研究结果表明:射月沟入库洪峰流量模拟值为1915 m^(3)/s,与调查结果相比,误差仅为3.5%;短历时极端强降雨引发远超水库防洪能力的特大洪水是造成漫顶溃坝的决定性因素;二宫村二队、三队受灾最为严重,淹没水深在2~6 m之间;下游河道出现两次洪峰过程及大坝下游河道束窄是造成下游村庄人员伤亡和经济财产损失的重要原因。采用的方法能较好地解决射月沟流域暴雨洪水、溃坝过程及洪水淹没过程的计算问题,可为溃坝机理分析和灾害损失评估提供案例支撑和技术参考。

摘要： 水系统规划一直是城市规划建设中的重要组成部分,而水文模型是水系统规划设计定量分析的重要技术保障.本文系统梳理了水文模型的内涵、发展和研究进展,从海绵城市建设的角度,基于宏观和中微观尺度,探讨基于水文模型的水系统规划设计定量分析方法.根据不同水文模型的特点和适宜范围,基于城市规划视角,从区域、城市、组团、街道和场地五个尺度,确定水系统规划设计定量分析的技术方法,构建结构、功能、平面、竖向、规模五个方面的内容,分别应用于空间布局规划、绿地景观设计、竖向管网规划、指标规模控制以及水系统设施设计中.在此基础上,结合相关项目案例,对水系统规划设计手法进行分析总结,定性分析与定量分析相结合,探索基于水文模型的水系统规划设计方法,为下一步水系统规划建设提供重要依据和技术保障.

摘要： 水文模型的高效应用是提高洪水预报精度、水库联合调度能力,实现防汛抗旱、水量调度等水利业务智能化的关键手段.本文提出了基于流程引擎构建水文模型微服务应用系统的方法,并提出了水利模型输入输出适配器的概念,方便多个水利模型相互调用和传递数据.通过设计实现模型流程引擎,完成了输入数据动态分配和模型节点动态调度,实现了模型流程动态灵活配置,极大减少模型软件流程修改工作的复杂度,实现了模型软件复用.本方法已在新疆三屯河流域洪水预报、短期径流预报和水库联合调度等业务上进行了应用实践.

摘要： 西南岩溶地下河水资源是维持区域可持续发展的重要战略资源,模拟和预测其水文动态变化特征和气候变化的影响,对于地下河水资源的合理开发利用具有重要意义.本文以我国南方典型岩溶地下河——官村地下河流域为对象,依托SWAT平台,将流域数字高程模型(DEM)、土地利用类型和土壤类型的空间数据与地表水系和地下河管道的空间分布特征相结合,划分子流域,并利用坑塘/湿地模块刻画峰丛洼地属性特征,成功构建了地下河流域水文模型,模拟和验证的纳什系数和决定系数均大于0.90.在成功构建模型的基础上,根据气温、降水和降水-气温耦合变化情景,模拟气候变化下的水文变化特征.经对比分析可知,多年平均降水量条件下,气温发生极端变化时较敏感的水均衡组分是实际蒸散发和地下径流;在强降水条件下,地表径流量和地下径流量明显增加,其中地表径流对强降水的响应非常强烈;降水-气温耦合变化情景下,实际蒸散发和地表径流较敏感;在不同气候条件下,地下径流量和土壤水的变化比例变化不大,主要受控于岩溶含水系统的调蓄能力.不同变化情景的模拟结果显示地下河水资源一直是流域内水资源的主要形式,也进一步证明了地下河系统在岩溶区水资源储存中发挥着重要作用,需要采取有效措施进行保护.

摘要： 广东省高州市马贵镇频繁受台风影响,极易形成强对流暴雨,且这种暴雨具有突发性,短时间雨量大等特点,容易诱发山洪灾害.对流域洪水特性的研究有助于山洪灾害的预报及预警,以减少山洪灾害所造成的损失.以数字高程模型(DEM)为基础,对马贵河流域进行分析,利用KW-GIUH水文模型对洪水进行模拟,获得了典型断面在不同雨量下的流量变化过程,并探讨了马贵河流域流量陡涨率与累积降雨量陡增变化关系和2010年发生9-21特大洪水特性,可为该流域山洪灾害的防治提供科学依据.

摘要： 洪水预报是水库调度、山洪灾害防治、城市防洪、抗旱等重要依据,及时准确的洪水预报是防汛抗旱、水库调度决策重要依据.水文模型是洪水预报的重要手段,然而由于不同模型假设条件不同,故不同模型适用条件也不同;本文出于通用性考虑开发了一套多模型系统用于对预报区域的洪水组合预报,系统以集总式新安江模型、NAM模型作为基本模型,以SCE-UA算法作为模型参数寻优算法,以确定性系数作为模型参数率定、预报评判标准.选取汉江上游柴坪水文站1999年至2013年间的18场洪水对模型进行参数率定和验证,模拟结果表明这两种模型均能较好的模拟该地区的洪水演进过程,平均确定性系数均达到了0.8以上,但从适用性条件而言推荐采用新安江模型作为该地区的预报模型.

摘要： 以现代计算机技术为核心的水信息系统建设,是实现水资源有效管理与高效利用的重要技术手段.面对日趋复杂的水管理难题,水资源业务对现代信息系统提出了水文、水动、调度、评价等多学科模型的耦合应用需求,模型的耦合集成模式与运作机理亦日趋复杂,为解决多模型集成难题,本文围绕面向服务体系思路,以分布式水信息系统为原型,结合基于Web Service的多端通信方法,以分布式栅格新安江模型为例,实现了多端网络环境下的水文模型分布式集成与运转,为大型水信息系统中的多元业务模型集成难题,提供启发式技术解决方案.

摘要： 本文应用新安江模型建立的水文模型,研究白山五道沟至丰满区间退水规律,分析人类活动对大洪水时期白五丰区间产汇流规律的影响,对于提高丰满水库流域洪水预报水平、松花江流域防洪减灾决策科学性有着重要的意义.

摘要： 受区域地质环境特征控制,华南地区强降雨条件下斜坡产流机制和水文过程与其他地区有本质性区别,因此强降水诱发的浅层滑坡的形成机理具有独特的区域特色.本研究通过分析华南地区斜坡对于暴雨的响应机制,选用斜坡单元为预警基本单元,借鉴和扩展斜坡物理机制模型(SINMAP)的理念,通过引入暴雨影响系数和耦合水文模型和滑坡稳定性分析模型,建立了适合华南地区地质环境特征的浅层滑坡预警理论模型.探索诱发滑坡的临界降雨阈值,为滑坡灾害预警及防治提供科学依据.以松岗河小流域为案例,进行了预警过程计算,结果证明模型运算过程适合小流域地区,模型的运算结果较为理想.

摘要： 资料与方法.我国中小河流众多,暴雨洪涝灾害频繁,从暴雨致灾机理出发,以面向实时气象防灾减灾为思路,开展中小河流域暴雨洪涝灾害风险区划技术研究意义重大.本文以易暴发流域洪水及山洪地质灾害的东津河流域为研究区域,所用资料主要有东津河流域内的气象资料、水文资料、地理信息资料、社会经济统计资料以及历史灾情资料等,水文模型为TOPMODEL,水动力模型为FloodArea.

摘要： TIGGE(THORPEX Interactive Grand Global Ensemble)是汇集全球主要气象预报中心产品,并对多模式集合预报系统进行评价的重大国际科学计划.基于TIGGE降水集合预报,建立气象水文耦合的洪水预报和早期预警模型,可以提供洪水概率预报并延长洪水预报的预见期,可为防洪减灾赢得宝贵的决策时间.本文以沂河流域为研究区域,以欧洲中期天气预报中心(ECMWF)、美国国家环境预测中心(NCEP)和中国气象局(CMA)的集合降水预报产品驱动分布式水文模型TOPX,进行洪水预报和早期预警试验研究.结果表明:气象水文耦合模型能较好地预报四场洪水的流量过程,预报的峰现时间也与实际峰现时间较好吻合,但不同预报中心集合降水预报性能各异,因而洪峰流量预报效果存在较大差异.就集合预报的峰现时间概率分布和洪水预警概率而言,TIGGE与水文模型的耦合能够较准确地预报出峰现时间和洪峰流量所带来的风险概率,为用户提供较强的理论依据和更多有价值的信息,是一条颇具前景的新方法.

摘要： 本发明公开了一种基于分布式水文模型的室内水文实验模型比例尺确定方法，其包括获取模型流域的水平比例尺；将室外研究流域的出口流量转化为模型流域的目标出口流量，并随机选取一个模型流域的垂直比例尺；将研究流域的水平比例尺、垂直比例尺下、水文参数和地形参数导入WEP‑L模型中；采用WEP‑L模型计算模型流域的理论出口流量；采用Nash‑Sutcliffe效率、相关系数和相对误差三个评价指标判断理论出口流量是否大于目标出口流量；若大于，则令并返回步骤S3，K2为垂直比例尺；若小于，则令并返回步骤S3，K2为垂直比例尺；否则，输出水平比例尺和当前的垂直比例尺。

摘要： 本发明涉及一种基于机理性流域水文模型的水文生态系统服务计算方法，包括采用流域水文模型将整个流域进行划分，得到水文响应单元空间分布图层；在不同条件下模拟各水文响应单元内的水文循环过程和营养物质循环过程，得到两次各水文响应单元内的总产水量、泥沙产生量、有机和无机营养物质产生量；将它两次得到的结果相减得到泥沙含量、有机营养物质和无机营养物质含量之差，并将总产水量、水土保持和水质净化作为流域水文生态系统服务，进而得到总产水量、水土保持和水质净化水文生态系统服务空间分布图层。本发明考虑了水文循环过程和营养物质循环过程，模拟的流域水文生态系统服务结果准确性较高，能够为流域水资源的管理提供更为精准数据支持。

摘要： 本申请涉及一种基于多水文变量的水文模型参数率定方法，包括以下步骤：S1、获取流域范围内长时间序列水文气象数据、遥感反演土壤湿度和蒸发量数据，以1年为最小单元，将有资料时期按年降水量、年径流量、流域下垫面这些条件划分为多个不同的子时期；S2、针对各子时期，基于遥感反演蒸发量数据和土壤湿度指数SWI数据，以联合率定、分步率定两种方式对水文模型参数进行率定；S3、以Kling‑Gupta效率系数为评价指标，分析评价模型参数在各率定子时期与移用至其他子时期的流量过程模拟效果。本发明能有效降低模型参数的不确定性，提高模型参数的在不同时期间的移用性，有利于提升流域水文模型在生产实践中的可靠性。

摘要： 本发明公开了一种基于分布式水文模型的室内水文实验模型比例尺确定方法，其包括获取模型流域的水平比例尺；将室外研究流域的出口流量转化为模型流域的目标出口流量，并随机选取一个模型流域的垂直比例尺；将研究流域的水平比例尺、垂直比例尺下、水文参数和地形参数导入WEP‑L模型中；采用WEP‑L模型计算模型流域的理论出口流量；采用Nash‑Sutcliffe效率、相关系数和相对误差三个评价指标判断理论出口流量是否大于目标出口流量；若大于，则令

摘要： 本申请涉及一种基于多水文变量的水文模型参数率定方法，包括以下步骤：S1、获取流域范围内长时间序列水文气象数据、遥感反演土壤湿度和蒸发量数据，以1年为最小单元，将有资料时期按年降水量、年径流量、流域下垫面这些条件划分为多个不同的子时期；S2、针对各子时期，基于遥感反演蒸发量数据和土壤湿度指数SWI数据，以联合率定、分步率定两种方式对水文模型参数进行率定；S3、以King‑Gupta效率系数为评价指标，分析评价模型参数在各率定子时期与移用至其他子时期的流量过程模拟效果。本发明能有效降低模型参数的不确定性，提高模型参数的在不同时期间的移用性，有利于提升流域水文模型在生产实践中的可靠性。

摘要： 本发明公开了一种基于量变参数水文不确定性处理器的场次洪水水文模型实时预报方法，包括收集并整理研究流域的资料；构建水文模型；构建次洪预报模型；为组内各场次洪水分别设计目标函数；以目标函数最小为目标，利用目标函数优化算法对组内多场次洪水的目标函数同时进行优化，确定最优参数；确定实测流量过程和预报流量过程的边际分布和经验分布；推求转换空间上实测流量的先验密度函数和似然函数以及后验分布；推求原始空间场次洪水实测流量的后验分布函数；基于量变参数的水文不确定性处理器预报次洪径流过程。优点是：在流域全年场次洪水产汇流特性差异较大、调参者不具备丰富的调参经验的情况下，仍然能得到精度较高的实时洪水预报结果。

摘要： 本发明公开了一种考虑产流结构不确定性的水文模型及对地表地下水文过程影响的量化方法，本发明将产流结构中地表径流、壤中流和基流结构的不确定性用参数进行量化，联合增加的汇流模块构建了一个考虑产流结构不确定性的水文模型，相对于原始的水文模型具有更高的精度，可对产流结构中地表径流、壤中流和基流的不确定性及其对地表地下水文过程影响进行量化，可以更好地提升径流模拟的精度，提升对水文物理过程基础规律的理解和认识。

摘要： 本发明公开了一种能够提升水文模型模拟准确性的高山流域水文计算单元划分方法,首先将水文流域划分为几个子流域并基于数据集将流域划分为多个流域水文计算单元，并通过植被变化获得多期流域水文计算单元数据，然后对对流域水文计算单元的子流域和多期水文计算单元数据“相交”处理，并将处理结果作为基本计算单位；最后通过模型验证操作确认和优化划分方法。本发明以分布式水文模型为工具，考虑到不同时期的山地植被带对水循环过程的影响，对模型进行了有针对性的改进，优化了青藏高原的垂直循环过程模拟,为分布式水文模型的研究和实用提供了新的技术思路和应用方向。

摘要： 本发明涉及一种基于机理性流域水文模型的水文生态系统服务计算方法，包括采用流域水文模型将整个流域进行划分，得到水文响应单元空间分布图层；在不同条件下模拟各水文响应单元内的水文循环过程和营养物质循环过程，得到两次各水文响应单元内的总产水量、泥沙产生量、有机和无机营养物质产生量；将它两次得到的结果相减得到泥沙含量、有机营养物质和无机营养物质含量之差，并将总产水量、水土保持和水质净化作为流域水文生态系统服务，进而得到总产水量、水土保持和水质净化水文生态系统服务空间分布图层。本发明考虑了水文循环过程和营养物质循环过程，模拟的流域水文生态系统服务结果准确性较高，能够为流域水资源的管理提供更为精准数据支持。

摘要： 本发明公开了一种不同机制水文模型组合的水文预报方法，根据流域特性，配置符合本流域特性的3种或3种以上中期水文预报模型，其中应包括物理概念模型和系统分析模型；采用10年左右的水文历史数据，针对每一种水文预报模型率定出综合精度最高的模型参数；在每个预报时刻，配置不同的预报组合方案，组合模型应为水文物理概念模型与系统分析模型的组合，组合方式采用权系数组合和模型组合；选取预报时刻前的历史水文资料自动进行组合模型的组合参数优选，并依据优选参数进行前期试预报计算；自动评定各组合方案的试预报计算结果，获得当前最优的组合方式，应用于当前水文预报。本发明能更好的描述当前中期来水特性，提升中期预报精度。