分布式水文模型的发展、现状及前景

分布式水文模型的研究是当前水文建模领域最为活跃的研究方向之一,是解决流域水文、生态和环境问题的有效途径。文中讨论了分布式水文模型的分类、一般结构、下垫面因子、与GIS和遥感技术的关系、参数率定、应用领域等问题,指出分布式水文模型发展面临的问题并展望了未来的发展方向。     

基于GIS的分布式流域水文模型

分布式流域水文模型比较客观地描述实际水文过程,但需要强大的数据库支持。这一特点为地理信息系统(G IS)在分布式流域水文模型的研究与应用提供了可能,反过来又推动水文模型的发展。目前,基于G IS的分布式流域水文模型的研究已成为水文学研究的热点。本文总结了分布式流域水文模型的优越性,综述了G IS在分布式流域水文模型中的应用及二者集成方式研究与应用的进展,讨论了当前研究中存在的问题,指出了今后的研究方向。     

浅谈遥感技术在水文水资源领域中的应用

文章是针对遥感技术在水文水资源领域中应用的探讨。遥感技术自从20世纪60年代发展以来,因其高效率、高精度的特点在各个领域内都得到了广泛应用。笔者结合自身的工作经验和相应的理论知识,首先对遥感技术的特点,以及它在水文勘测领域内应用的优势进行了分析,而后详细论述了遥感技术在水文领域内的具体应用措施以及相关的注意事项。     

水文数学模型研究概述

文中概述了水文模型的发展历程及国内外较有代表性的模型，着重对分布式水文模型研究现状和GIS、RS技术与水文模型研究的结合进行了介绍。     

分布式水文模型在短期水文预报中应用的可行性探讨

针对目前基于物理机制的分布式水文模型在短期水文预报业务中尚未推广应用的事实,论证了分布式水文模型在短期水文预报中的可行性.以第二类分布式水文模型SWAT为例,分析了水文过程的模拟原理、方法和基本步骤,提出了其在短期水文预报中应用所需的降水预报技术、降水数据的空间展布技术、“3S”技术、流域坡面离散技术、对人工侧支水循环的处理技术等关键技术,并指出了分布式水文模型应用于短期水文预报时存在输入资料不足、模型自身缺陷、计算精度和效率的权衡等局限性和不足,提出需要进一步加强水循环过程的机理研究,加强与气象模型的耦合研究及对“3S”技术的应用研究.     

分布式水文模型研究与应用进展

分布式水文模型是探索和认识复杂水文循环过程和机理的有效手段,也是解决许多水文实际问题的有效工具。本文从当前水文水资源科学研究的热点问题出发,系统总结了分布式水文模型在解决水文学面临的重要问题中研究与应用的现状、进展与不足,讨论了建模中存在的难点问题和关键技术,并探讨了分布式水文模型的发展趋势。     

分布式水文模型与网络GIS技术集成的研究

分布式水文模型是目前流域模型方面的研究热点。为此,将分布式水文模型与网络GIS技术相集成,探讨了分布式水文模型在网络GIS框架下的数据存储、物理实现和消息通信方式,设计了完整的分布式水文模型与网络GIS框架集成方案,并根据集成方案实现了CREST模型的网络计算服务实例。实例结果表明,分布式水文模型与网络GIS技术集成具有良好的应用效果,能够拓展分布式水文模型的应用范围。     

分布式水文模型研究与应用进展

分布式水文模型是探索和认识复杂水文循环过程和机理的有效手段，也是解决许多水文实际问题的有效工具。当前水多（洪水）、水少（干旱）、水脏（水质污染）、水浑（土壤侵蚀）的现状，以及全球气候变化和数字水文学的兴起，为分布式水文模型的研究、开发和应用带来了巨大的挑战。本文从当前水文水资源研究的热点问题出发，系统总结了分布式水文模型在解决水文学面临的重要问题中研究与应用的现状以及主要进展与不足，探讨了分布式水文模型的发展趋势，并讨论了建模中存在的难点问题和关键技术。     

章江干流的水文模拟与干旱预测评价

SWAT模型是流域水文模型发展的必然趋势,具有十分重要的应用价值。简要介绍了SWAT模型原理与构建过程,以章江干流的实际情况为基础,建立并评价了SWAT模型在水文模拟的可行性,并结合SWAT分布式水文模型的输出结果,预测评价该地区的干旱情况。     

流域水文模型在西南岩溶地区应用中的发展现状及展望

在对西南岩溶地区水文地质条件分析的基础上,指出了流域水文模型在西南岩溶地区实际应用中的困难;通过三个成功实例：桂林“丫吉模型”、洛塔干河猪场表层岩溶泉BP人工神经网络模型、刁江SWAT模型,分析了目前流域水文模型在西南岩溶地区应用中的发展现状及趋势;提出了未来在水文地质条件复杂的岩溶地区,特别是无监测资料地区,发展分布式水文模型成为未来的发展方向。     

遥感驱动的分布式实际径流模拟研究

以WBM/WTM(Water balance model/Water transport model)模型为基础,以遥感反演的月降水和月蒸发为主要数据源,开发了基于遥感的分布式水量平衡与传输模型(Remote sensing based Water balance/Water transport model,RSWB/WTM)。利用2002年-2007年的TRMM卫星的降水数据与2004年-2008年基于遥感反演的蒸散发数据,用该模型模拟了白洋淀流域阜平、中唐梅、紫荆关三个水文站的实际径流,对模型的模拟精度进行了评价。三个站的效率系数均大于0.54,其中中唐梅和紫荆关站的效率系数大于0.62。从R2来看,三个站分别是0.56、0.64和0.64。白洋淀流域水库、塘坝对实际径流的干扰较大,进而影响到了模型的模拟精度。另外,遥感反演降水与蒸发存在的不确定性也是影响模拟效率的原因之一。建立的完全以遥感为数据源的分布式水文模拟模型将为基于遥感的水资源评价提供新的技术手段。     

被动微波遥感土壤水分反演研究进展

准确获取区域土壤水分时空分布和变化对于水文过程模拟、洪旱灾害监测等方面具有重要意义。近几十年,快速发展的遥感技术为大区域地表土壤水分连续观测提供了机遇。尤其,被动微波遥感具有诸多优势,被认为是进行大区域表层土壤水分连续监测的最有潜力的手段。国内外学者对被动微波遥感土壤水分反演开展了大量的研究。为了更好了解国内外研究前沿动态、分析被动微波反演的土壤水分在生产实践中应用的可能性,从被动微波遥感卫星技术发展、土壤水分反演算法和卫星辐射计被动微波土壤水分产品3个方面总结了被动微波遥感土壤水分反演研究进展情况。     

Flood Modeling for Complex Terrain Using GIS and Remote Sensed Information

A spatially distributed hydrological model WetSpa (Water and Energy Transfer between Soil, Plants and Atmosphere) working on an hourly time scale is presented in this paper. The model combines elevation, soil and land use data, and predicts flood hydrograph and the spatial distribution of hydrological characteristics in a watershed. The model is tested on a small catchment in Belgium for which topography and soil data are available in GIS form, while the land use and soil cover is obtained from remote sensed images. The resulting calculated discharges compare favorably with the field measurements. Next a 102-year series of measured hourly precipitation data is processed with the model and the resulting hydrographs are analyzed statistically to determine the characteristics of extreme floods. Finally, the simulated extreme peak discharges are compared to the results calculated with design storms. Comparison of the two methods shows that the model is capable to predict both normal and extreme floods. Since the model accounts for spatially distributed hydrological and geophysical characteristics of the catchment, it is suitable for simulating hydrological processes in a complex terrain and for predicting the influence of changes in land use on the hydrological behavior of a river basin.     

探地雷达测量土壤水方法及其尺度特征

土壤水的多尺度观测与模拟是当前国内外研究的热点问题。探地雷达作为一种测量土壤含水量的现代先进技术,填补了传统测量方法与遥感方法之间的尺度缺口,国内外大量研究表明:应用探地雷达测量土壤含水量的精度较高,测量速度快,无需破坏土壤结构,作为一种田间尺度的测量方法在测量中、小尺度土壤水空间分布特征等方面具有独特优势,通过不同频率的选定能够测量深度为0.05~50m的土壤含水量。对探地雷达测量土壤水的主要方法、原理、精度及优缺点等进行详尽介绍,并讨论探地雷达的测量深度和尺度特征等问题。探地雷达在遥感反演土壤水模型率定与精度验证方面比TDR、烘干法更有优势,有潜力应用于遥感产品验证、土壤水模式时间稳定性分析等其他水文相关应用中,为相关研究和探地雷达测量土壤水方法的推广提供理论参考。     

基于遥感图像的数字流域模型参数提取

针对遥感影像中广泛应用的TIFF文件格式，文中提出了一种读取图像中任意多边形区域（数字流域模型中基本计算单元）灰度信息的方法，将灰度信息转换为水文参数信息，统计得出代表整个多边形的参数信息，写入数据库供模型调用，实现了遥感数据源与数字流域模型的无缝集成。     

与时俱进的水利遥感

本文回顾了随着水利事业发展与时俱进的水利遥感技术应用研究及其实际应用发展的历程。阐述了水利遥感在涉及防灾减灾的洪涝灾害、旱情和涉水地质灾害监测评估、洪水预报预警;涉及水资源监测保护的卫星遥感降水量预报、土壤含水量与蒸散发量遥感估算、地表水体监测、地下水监测、水环境监测和地表水体保护;涉及生态保护的生态环境监测、水土保持和灌溉面积调查、河道与河口变化监测和治理等方面发挥的重大作用。分析了水利遥感应用研究的发展方向,认为水利遥感的发展必须以应用需求为驱动,以实现为业务工作提供服务为发展目标,加强遥感技术在水利业务工作中的推广应用是水利遥感发展的必由之路。     

盐湖流域空-天-地立体监测系统结合VIC模型径流模拟初探

盐湖流域属于无资料地区且基础资料稀缺,使用传统方法开展水文模拟存在困难。为了研究盐湖流域生态环境、水文气象等变化,综合利用卫星遥感、无人船等技术,建立盐湖流域空-天-地立体监测系统,构建盐湖水位-面积-容积关系曲线,并通过月尺度遥感数据解译了盐湖月尺度湖泊面积,推算了盐湖蓄变量和盐湖入湖月尺度径流量。通过收集并整理中国区域地面气象要素驱动数据集CMFD和MODIS LAI叶面积指数等数据,构建了基于多源数据的VIC模型,开展盐湖流域湖泊径流模拟研究。结果表明,盐湖流域径流模拟纳什系数NSE和相对误差分别为 0.87和11.81%,表现出实际径流的丰枯变化情况。盐湖流域空-天-地立体监测系统结合VIC模型能够模拟盐湖流域的月尺度径流变化过程,对无资料区域河湖水文模拟具有一定参考意义。     

流域洪水汛情的遥感监测分析方法及其应用

介绍了遥感技术在洪涝灾害监测评估中的作用以及目前的应用状况 ,指出针对流域洪水汛情的遥感监测分析是遥感技术在防洪减灾应用中的一个重要方面 .提出了基于基础背景数据库、实时水文信息及多时相遥感影像对比等进行洪水汛情遥感监测分析的方法 ,在 2 0 0 3年淮河大洪水中的实例分析表明 ,利用遥感技术综合其它水文等相关信息 ,可以比较准确、及时、全面地把握整个流域洪水的汛情状况及其发展变化趋势 ,能够起到防洪减灾的作用 .     

基于遥感的区域蒸散发研究

蒸散发是极其重要的水循环要素过程,影响着地表降水和辐射能的重新分配。遥感作为一种高效的空间信息获取和处理技术,把蒸散发的研究带到了一个新的局面。综述了遥感监测蒸散发的现状,介绍了遥感研究蒸散发的理论基础及常用的几种模型,指出了存在的问题并对未来发展进行了预测。     

植物蒸发蒸腾量测定方法述评

评述了水文学方法、微气象学法、植物生理学方法、红外遥感法等4类植物蒸发蒸腾量测定方法的基本原理、计算方法、优缺点及误差来源等;给出了合理选择测定方法的参考标准;指出目前研究和实践中存在的一些问题,并对未来发展趋势进行了展望。