精细化洪水过程及土壤水动态模拟

结合中国科学院地理科学和资源研究所云平台提供的1 km分辨率土壤质地、数字高程模型和遥感影像等数据，估计自由水蓄水容量等参数，提取河道宽度的空间分布。利用分布式降雨径流模型—栅格新安江模型对五强溪区间流域2016年～2020年间11场洪水过程进行精细化模拟，以2016050703号洪水为例，逐小时输出土壤自由水含量时空动态变化。栅格新安江模型计算的径流深、洪峰流量和峰现时间误差均低于新安江模型，能够对五强溪区间流域的洪水过程进行较合理的模拟；相较新安江模型，栅格新安江模型可以进一步精细化输出土壤水时空动态变化过程，为洪水风险预警预报、土壤墒情模拟和抗旱减灾等工作提供依据。     

栅格新安江-地表地下双人工调蓄分布式水文模型

为了提高地表地下双重人类活动干扰下的流域洪水模拟精度,基于调蓄水库概念提出了考虑地表水利工程和地下水超采影响下的网格化降雨径流模拟方法,通过在栅格新安江模型基础上引入地表地下双调蓄模块,构建了栅格新安江-地表地下双人工调蓄分布式水文(GXAJ-DAR)模型,将该模型同半分布式新安江-海河模型在海河的典型流域清水河流域进行了验证比较。结果表明：GXAJ-DAR模型在清水河流域的模拟精度高于新安江-海河模型;基于栅格的双调蓄结构能根据水利工程控制区域和地下水埋深的实际空间分布对地面和地下径流人工调蓄过程进行准确模拟;GXAJ-DAR模型对自由水蓄水库蓄水容量参数的取值较新安江-海河模型更加合理,能有效提高清水河流域的洪水模拟精度。     

栅格岩溶分布式水文模型

为提高岩溶区洪水的模拟精度,基于自由水蓄水库和线性水库的概念,提出了考虑表层岩溶带与深层地下溶隙调蓄作用下的降水径流分布式模拟方法.在栅格新安江模型的基础上引入表层岩溶带及深层地下溶隙调蓄模块,构建了栅格岩溶分布式水文模型,并将该模型和栅格新安江模型应用于典型岩溶流域(普厅河流域)进行对比分析.结果表明:栅格岩溶分布式...     

分布式水文模型构建及在黄河区间流域的应用

选择位于黄河支流洛河中游的长水—宜阳区间流域作为研究对象,基于数字高程模型,计算栅格水流方向、集水面积和栅格演算次序,为产汇流计算打下基础。把1个栅格单元作为1个小子流域,基于栅格采用新安江模型进行产流计算,采用Muskingum-Cunge算法进行河道洪水演算。结果表明,基于DEM的分布式水文模型在洪峰误差控制和过程拟合等方面表现较好,洪水模拟具有较高的精度。     

基于栅格新安江模型的秦淮河流域洪水模拟及实时校正研究

中国中小河流众多,洪水频发,灾害严重,是当前洪水防控的重点薄弱环节。秦淮河水系是南京市境内最为重要的水体之一,汛期可能发生的洪涝灾害威胁着全市的生命财产安全。以秦淮河前垾村流域为研究对象,采用新安江模型和栅格新安江模型进行洪水模拟研究,并采用KNN法、反馈法进行实时校正,实现快速准确的洪水预报计算。实时校正前,栅格新安江模型模拟精度略优于新安江模型,二者模拟效果良好;经实时校正后,新安江模型和栅格新安江模型的模拟效果均明显提高,可以为秦淮河流域防洪减灾决策提供重要依据。     

基于DEM栅格的水文模型在沂河流域的应用

本文结合GIS技术和数字高程模型,运用基于DEM栅格流域信息提取技术,对传统的新安江模型及TOPMODEL进行改进,构建基于栅格的分布式新安江模型、基于栅格的TOPMODEL水文模型。并将模型应用于沂河临沂以上流域。通过流域信息提取、模型参数率定和流域典型洪水模拟,以探讨GIS技术与数字高程技术的应用和水文模型的适应性。应用结果表明,4个水文模型在该流域上的水文过程模拟效果良好,其中,基于栅格的新安江模型与基于栅格的TOPMODEL的模拟效果更好。     

乌溪江流域洪水预报及实时校正方法研究

应用新安江模型对乌溪江流域进行洪水预报,基于流域产汇流特点,将乌溪江流域以雨量站为中心划分子流域,以各子流域坡面汇流流达时间参数控制流域汇流,以达到模拟流域汇流时变性的效果。为了减小初始状态误差,使得模型计算过程中误差不逐时段累积,提出采用逐时段优选前期自由水蓄水量方法进行实时校正,并利用预测流量过程的径流系数做合理性验证。结果表明,在乌溪江流域划分子流域洪水预报效果较好,实时校正后预报精度更高,优选前期自由蓄水量实时校正预报流量是合理的。     

基于TOPMODEL的中小河流分布式洪水预报模型及其应用

近年来广东省中小河流洪水灾害频发,研究中小流域洪水预报模型对预防洪水灾害具有重要意义。本研究改进了传统的TOPMODEL模型,以栅格为单元构建了基于TOPMODEL的中小河流分布式洪水预报模型,并以高田水上游流域为研究对象,采用SCE-UA优选算法对1975—2008年的8场洪水进行参数优选,并对2010—2012年的4场洪水进行模型验证。模拟结果表明,本次预报在率定期和验证期平均确定性系数为0.85,径流深预报合格率为92%,峰现时间预报合格率为100%,模型模拟效果较为理想。用改进后的模型研究了某场洪水汇流过程不同时刻的空间分布情况,表明改进后的TOPMODEL模型能够直观地反映洪水的时空变化,模型具有一定的合理性和实用性。     

华中多雨人口密集型流域洪水预报（英文）

建立一个集总式水文模型,即基于蓄满产流的三水源新安江模型,模拟抚河流域1981—1995年的18次暴雨洪水过程;采用马斯京根分段连续算法计算河流洪水演算和水流过程线;然后将所有水流过程线线性叠加,确定水流和洪水过程;利用日尺度数据和洪水频率数据对模型进行参数率定。结果表明:该模型在现场洪水模拟中的平均确定系数为0.911,模型校准的平均径流深度误差为4.73%,验证的平均径流深度误差为8.21%,三水源新安江模型可以被应用于抚河流域的洪水预报工作中。该研究为我国中部多雨地区的洪水预报研究提供了有益的参考。     

DEM分辨率对分布式水文模拟的影响

以数字高程模型为基础,采用栅格型新安江模型进行不同分辨率情况下的洪水模拟,分析了分辨率对分布式水文模拟的影响。研究结果表明:数字高程模型分辨率越高,流域数字化的精度相对越高,但模型的模拟结果并不一定越好;针对不同分辨率的数字高程模型,在重新率定汇流参数的情况下,栅格型新安江模型的模拟精度相当,均能取得较好的应用效果;对于中尺度流域而言,采用30″分辨率的数字高程模型不仅能够提高模型的运行时效,也能取得较高的模拟精度。     

与MM5气象模式耦合的VIC分布式水文模型构建

从水文气象耦合的角度入手,根据汉中流域的特点,首次在汉江流域MM5运行的9 km×9km网格上构建了VIC日分布式水文模型.利用流域内7个水文站的径流资料对该模型进行了应用检验.结果表明,该模型能较好模拟汉中流域的日径流过程,其模拟精度与集总式VIC模型和集总式三水源新安江模型基本相当,但它充分考虑了研究流域内降水输入和下垫面条件的空间差异性,能够提供网格降水分布及流域内产汇流的分布状况,能进一步同中尺度MM5气象模式耦合,延长洪水预报的预见期.     

巢湖流域杭埠河水量模拟数学模型研究

杭埠河是入巢湖最大河流,掌握其水量变化是巢湖流域综合管理的基础。针对杭埠河复杂的流域地貌和工情特征,采用水文水动力耦合模拟的方法构建了杭埠河水量模拟数学模型。流域产流以陆面下垫面类型为基础逐栅格分布式计算,各单元产流按照流程汇集至子流域出口。河道水流动力演算采用运动波方程来计算,通过源项实现水文过程与水动力的耦合连接。典型洪水年2016年水雨情过程模拟表明,建立的模型能够可靠捕捉河流洪峰过程,复演杭埠河入湖的水量时空动态变化。     

城西试验流域水文特性及水文过程模拟

水文试验是认识水文规律的重要基础工作。根据我国东部低山丘陵区城西试验流域的实测资料,分析不同尺度降雨径流之间的响应关系,再利用新安江流域水文模型进行径流模拟,进一步探讨该模型在我国东部低山丘陵区的适用性。结果表明:在试验流域空间尺度(几十平方公里)的暴雨洪水过程中,洪水峰现时间一般滞后雨峰3～4 h;场次和月尺度上的降雨径流具有较好的正相关关系;在日尺度上,降雨径流关系散乱,以10和70 mm降雨量为阈值呈U型分布; 3种时间尺度上,径流均受到前期退水过程的影响,其中,时间尺度越短,受前期退水过程的影响越显著;新安江流域水文模型在我国东部低山丘陵区具有较好的水文模拟能力,且月尺度水文过程的模拟效果优于日尺度,对天然流域的模拟效果优于人类活动扰动的流域。     

人类活动对流域洪水过程的影响分析

流域洪水过程受降雨、流域下垫面等多种因素的综合影响,其中人类活动对流域出口洪水过程的影响在近些年越来越明显。选择第二松花江丰满水库以上为典型流域,在调查资料整理和分析的基础上,利用三水源新安江模型,结合人类活动对洪水的主要影响方式,建立了人类活动与模型参数之间的相关关系,依据参数物理意义对WM,B进行改进,并进行场次洪水模拟。通过结果对比分析可知,该方法模拟精度较高,模拟结果能合理反映人类活动对实际洪水过程的影响,可以为该流域水利工程建设与洪水预报提供参考,对其他流域洪水的研究也具有借鉴意义。     

基于新安江模型的大盈江洪水预报方法研究

为了提高新安江模型的应用效果,根据云南省大盈江流域水文特征,采用三水源新安江模型对该流域降雨径流过程进行了模拟,并选择了有效、合理的参数。基于已有预报结果,验证了模型的合理性,分析了模型中6个主要敏感参数对洪峰及洪水过程线的影响。模拟结果表明：表层土壤自由蓄水容量主要影响峰值;蒸发皿折算系数对各时段洪量都有影响; 出流系数决定着洪水过程线的线型;消退系数对洪峰及洪水过程线的影响不大。     

东江流域分布式降水径流模拟研究

基于东江博罗站上游区域的数字高程模型(DEM)数据,提取了数字河网水系与流域边界,构建了基于DEM的分布式水文模型DDRM(DEM-based Distributed Rainfall-Runoff Model)并模拟了博罗站1980—2005年降水径流过程。采用Nash效率系数、径流深相对误差对DDRM模型的径流模拟效果进行了评价,并与新安江模型的模拟效果进行对比分析。结果表明:DDRM模型和新安江模型在东江流域降水径流模拟中均取得了较好的模拟效果。整体而言,两个模型的模拟效果相当;在洪水量级模拟方面,DDRM模型优于新安江模型。与新安江模型相比,DDRM模型具有结构简单、参数较少的优点,且能模拟径流量的空间分布。     

基于网格新安江模型的汇流方法研究

为使网格新安江模型更好应用于无资料地区洪水模拟及预报,文章采用网格水滴汇流方法构建网格新安江模型的汇流部分,以湿润地区屯溪流域为研究流域,将网格水滴模型与扩散波汇流模型及马斯京根汇流模型对比验证其模拟精度,并将网格水滴模型应用于半湿润半干旱地区东湾流域验证其适用性。结果表明,采用网格水滴汇流方法的洪水模拟过程在屯溪流域的模拟精度与其他2种方法基本相当,均可以达到甲级预报精度;同时在半湿润半干旱地区东湾流域的应用达到乙级预报精度。网格水滴汇流方法具有一定适用性。     

网格新安江模型在于桥水库洪水预报中的应用

根据于桥水库流域的地理概况和水文气象特性,利用网格新安江模型GRID-XAJ对流域历史资料进行降雨径流模拟及参数率定,研制洪水预报方案。从模拟结果上看,网格新安江模型能有效反映流域下垫面变化及降水空间分布的离散对降水径流的影响。     

新安江三水源模型在横江洪水预报中的应用

采用新安江三水源模型构建横江流域的洪水预报方案,以历史和近年实测洪水资料对预报模型的参数进行率定、调试和检验,并对预报误差进行了分析,新安江模型滞后演算法1h和3h时段方案精度达到甲级标准,说明新安江模型在横江流域的适应性较好。     

新安江模型在涢水流域的适用性研究

为提高涢水流域的洪水预报精度,缓解流域下游的防洪压力,更加科学地进行防洪调度,研究集总式三水源新安江模型在该流域的适用性.选取该流域1987年～1997年实测资料,采用SCE-UA算法优选模型参数,分析模拟洪水过程与实测洪水过程中的差异,总结新安江模型在该流域的适用性.结果表明:新安江模型模拟结果从洪量、洪峰及洪水过程...