复杂大流域洪水预报方案通用化构建技术研究

针对复杂大流域河网密集、洪水预报方案的通用化构建难点,采用面向对象的方式,通过水文模型对象解析,将流域概化成为水文模型对象的集合。在研究了流域内对象的表示、对象间的链接模式及其拓扑表示的基础上,采用方案对象链和配置链的方式进行洪水预报方案的构建,同时解决了对象最优演算次序的问题。该技术已成功应用于多个流域洪水预报方案的构建,实用性强。     

基于SWAT模型的浑河流域径流模拟

将ArcGIS与SWAT分布式水文模型相结合,构建了浑河流域分布式水文模型,模拟分析了浑河流域的径流过程,并以北口前站及沈阳站为例,对模拟值与实测值进行了比较和评价.结果表明,SWAT模型模拟效果较好,在整个浑河流域内具有良好的适用性.     

基于流域基本单元的分布式流域汇流计算方法

结合现行离散化方法的优缺点,引入流域基本单元的概念,在DEM平台上利用Arcview软件将流域离散化为基本单元,计算流域地貌特征值,构建基本单元—河网型分布式流域水文模型。推导出V形和马蹄形基本单元的面积—时间曲线,用以计算坡面汇流;对于河网汇流则运用Muskingum法计算,其优势在于可充分考虑水流汇集的物理概念和下垫面因子分布不均对流域汇流的影响。以星丰流域和沿渡河流域为对象进行水文模拟应用研究,结果表明,该模型具有良好的适用性。     

基于WebGIS的分布式水文模型构建研究

为实现多用户在线参与流域管理、提高流域管理效率,构建了基于WebGIS和分布式水文模型的面向服务的流域水资源管理系统Web-ESSI,采用.NET三层分布式架构和MVC设计模式,以ArcGIS Server为WebGIS构建平台、分布式水文模型ESSI为水文过程模拟工具、SQL Server为数据管理系统,结合Visual C#2005面向对象编程语言实现系统搭建,并应用于山东省临沂流域,实现了多用户同时查询水资源信息、水文过程动态模拟和空间可视化分析。     

子流域划分对HSPF模型径流模拟效果的影响

在水文水质模拟过程中,子流域划分数量直接影响模拟结果的精确度,确定最佳子流域划分方案对提高模拟精确度至关重要。基于PEST-HSPF模型,以中河流域为例,在相同参数及不同参数条件下,采用PEST自动校准方法,判断子流域划分数量对流量模拟精确度的影响。结果表明,在相同水文参数下,子流域划分数量变化时,模拟流量的纳什系数(NSE)和可决系数(R2)在0.65~0.78之间波动,其中子流域划分数量在10~20之间对模拟结果的精确度影响最大;在不同水文参数下,径流模拟结果的NSE与R2随子流域划分数量的增加先增大后减小,相对误差(RE)在子流域划分数量介于1~10之间时急剧下降后趋于稳定;子流域划分对HSPF水文模拟效果影响显著,表现出阈值效应,当划分数量超出阈值范围时,径流模拟精度均会受到很大影响。     

基于DEM的渭河大流域特征分块提取方法

受流域面积、DEM数据尺度、数据量和计算机性能的影响,无法直接整块提取大流域特征。对此,以渭河流域为研究区,基于DEM数据,依据坡面流模拟方法,使用ArcGIS软件中的水文分析工具,分块提取流域特征,再对提取的信息进行合并,衔接断裂河流和破碎的集水区,并通过拓扑处理,生成完整的流域数据。对比发现,提取的河网与实际河网较吻合,提取的流域面积精度较高,从而验证了该提取方法的可行性。     

基于Arc Hydro的岩溶地区数字流域的构建

针对岩溶地区因具有暗河、地面不连续河流而使得利用DEM和GIS构建数字流域难度较大,以贵州省平湖流域为例,基于DEM和Arc Hydro提出了岩溶地区数字流域的生成处理方法,为构建岩溶地区的分布式水文模型奠定了基础.     

基于物理相似法的山丘区流域水文分类及模型参数移用方法

以我国东部64个山丘区流域为研究对象，提取35个流域地理特征(降雨、地形地貌、土壤和地质)作为相似指标衡量流域间的水文相似性，结合K-means聚类和参数区域化技术识别相似流域群和移用模型参数。结果显示，该64个山丘区流域依据降水、地形等特征可划分成11类相似的流域群。在具有水文相似的流域群内进行水文模型参数移用试验，水文过程模拟的确定性系数中值集中在乙级、丙级预报精度，且洪量相对误差不超过实测值的20%,能有效重现无资料流域的径流过程。该方法对无资料山丘区的水文预报具有重要借鉴意义，有助于山丘区洪水灾害防治及水资源管理。     

流域水环境管理系统设计及其原型实现

地理信息系统(GIS)和分布式水文模型在解决流域水资源和水环境的问题中发挥着重要作用,将两者耦合,特别是Web GIS和分布式的水文模型的耦合,已成为流域水环境管理系统的发展新趋势。为此,提出通过无缝集成SWAT分布式水文模型和开源的Web GIS-Geoserver构建流域水环境管理系统的方案,并以九龙江流域为试验流域,实现了点源污染排放的水环境模拟、非点源污染管理措施的环境效应评估及水环境信息的网上发布。该系统原型的成功开发和应用,为今后开发完整功能的流域水环境管理系统奠定了坚实基础。     

基于DEM的流域地形地貌信息提取

为得到分布式水文模型所需要的参数,开发了程序进行流域信息提取,对得到的水系按水链进行编号,进而得到以水链为基础的子流域坡面.对水链坡降和长度、栅格坡度、子流域坡面坡度、流域地形指数等信息进行提取分析,为基于坡面的分布式水文模型的构建奠定了基础,具有理论意义及实用价值.