基于SWAT模型的汤河西支流域水量时空模拟研究

本文应用分布式水文模型SWAT模型模拟汤河西支流域水量时空分布, 并通过设定气温分别升高和降低2.5℃, 模拟分析气候变化对流域水量的影响. 分析结果表明SWAT模型适用于汤河西支流域的径流模拟,模拟的汤河西支流域2000-2010年年径流深和实测径流之间相对误差均小于7%, 月流量过程拟合系数达到0.86以上, 具有较高的模拟精度; 汤河西支流域径流空间分布受流域降水空间分布的影响总体上呈现北大南小的分布趋势, 径流深在600-800mm的区域主要集中在西北区域. 气温升高2.5℃, 在降水不变化的前提下, 汤河西支流域径流减少, 气温降低2.5℃, 流域径流增加. 研究成果对于汤河西支水资源评价和管理可提供参考价值.     

博斯腾湖流域归一化植被指数变化及其对气候变化的响应

利用2003-2012年MODIS-NDVI数据,结合23个气象站同期气温和降水数据,分析10年间博斯腾湖流域NDVI变化趋势及其对气温和降水变化的响应机制。结果表明:10年间,博斯腾湖流域NDVI呈波浪式上升态势,NDVI显著增加和极显著增加区主要分布在巴音布鲁克草原和博斯腾湖附近的核心绿洲区,NDVI变化不显著区占研究区总面积的87.35%;近10年博斯腾湖流域的降水和气温都呈下降趋势,气温增温率自流域西北部向东南部递增,增温中心位于库尔勒和焉耆附近的核心绿洲区,降水倾向率自流域西北部向东南部递减,研究区中部降水减少最明显;年际水平上,10年间博斯腾湖流域NDVI总体与气温呈负相关,与降水量呈正相关。与降水量极显著正相关的区域主要分布在巴伦台和巴音布鲁克附近,月际水平上,4-10月博斯腾湖流域NDVI与同时期降水和气温呈现很强的正相关,滞后现象不明显。     

1982—2015年永定河山区植被变化及对天然径流的影响

采用归一化植被指数NDVI和气温、降水、径流等监测资料,在分析永定河山区NDVI时空变化的基础上,通过构建地理加权回归模型,研究了流域内NDVI和降水、平均气温的回归参数及残差的空间关系特征,定量估算了永定河山区NDVI变化对天然径流量衰减的影响。结果表明： 1982—2015年永定河山区在土地利用格局总体变化不大的情况下,年、季尺度的NDVI均显著增加,NDVI和降水、平均气温的空间回归参数及残差的均值、趋势均具有显著的空间异质性,降水、气温等气候因素和人类活动对NDVI均表现为促进作用,但各影响因素趋势变化的时空分布差异显著。永定河山区天然径流量具有显著的衰减趋势,结合Budyko方程发现流域天然径流量对植被变化具有高度敏感性,以植被变化为突出特征的下垫面变化对永定河天然径流衰减的贡献率达到了80%,流域植被保护和水土保持对天然径流量衰减的这种影响应给予高度重视。     

尼尔基水库上游格点降水数据适用性评估

以尼尔基水库上游流域为研究对象,评估了国家气象信息中心空间分辨率为0. 5°×0. 5°格点的逐日降水产品数据在该流域的适用性。基于格点降水产品提供的逐日降水量资料和该流域17个雨量站的相应资料,应用相关系数R、相对误差RE和均方根误差RMSE 3个指标分别对应用格点降雨产品数据的流域面雨量值及旬径流预报值进行精度分析。结果表明:基于格点数据的面雨量值与实测面雨量间相关系数R为0. 70,相对误差RE为16. 64%,均方根误差RMSE为4. 09 mm,精度满足检验标准,可以用于描述该流域的面雨量值;基于格点面雨量值预报旬径流量时,预报径流值与实测径流值间高度相关;拟合期、检验期径流预报值略微偏大,而外推期存在低估的现象,误差相对较大,但与应用实测面雨量得到的预报径流值误差相差仅3%,该格点降水数据可以替代实测站点的雨量数据用于研究流域。     

考虑前期影响雨量的张家坟流域径流模拟与水资源量核算

考虑前期影响雨量的径流模拟可量化水资源形成过程,核算降雨水资源量,提升水资源精细化管控水平。以张家坟流域为例,构建新安江单区间和三区间径流模拟模型,并基于前期影响雨量进行频率分析,分析2021年“7·12”场次降水前期影响雨量值,调整模型参数模拟径流过程,实现水资源量核算目的。通过P-Ⅲ生成张家坟流域前期影响雨量值的频率曲线,建立土壤含水与前期影响雨量关系,分析不同前期影响雨量下径流影响,发现前期影响雨量与径流存在正相关关系。建立张家坟流域新安江单区间和三区间径流模型,根据前期影响雨量值调整模型K值和WM进行径流模拟,通过模拟结果进行张家坟降雨量、蒸发量、场次径流总量、河道汇入组成径流量及土壤入渗量核算。本研究提出基于前期影响雨量调整新安江模型参数模拟径流方法,实现对水资源量的分类、分区及分场次核算,为智慧水务下水资源精细化管控提供技术支持。     

山东省山丘区典型流域产流机制研究

本研究通过综合选取15场次暴雨洪水资料,对本流域流量过程线、气候地理和下垫面特征及降雨径流关系等相关因素进行了综合分析,确定了流域以蓄满产流为主的产流模式。同时,分析了不同前期影响雨量和洪水稀遇程度对产流机制的影响,对山东省一般山丘区流域产流机制研究具有一定的借鉴意义,为流域的产汇流规律研究打下了重要基础。     

气候变化对汾河(运城段）径流影响模拟

将分布式水文模型——SWAT模型应用于汾河（运城段）的径流模拟,以期为流域水资源管理、优化配置提供科学依据。首先,分析模型对研究区域的适用性,并在现有资料基础上对流域径流进行模拟研究,从时间、空间两个方面共同诠释了流域内径流与降水的关系;其次,根据流域未来气候可能变化,由增量情景法设定了不同气候情景,模拟未来气候情景下径流的变化趋势以及径流量的年内变化特征。结果表明:①研究区域内径流在时空分布上均与降水量分布吻合;②研究区域内径流量变化与气温变化呈负相关关系,与降水量变化呈正相关关系,且降水量变化对研究区域径流量产生的影响比温度变化产生的影响大;③径流量的年内分布呈季节性特点,汛期（7—10月份）最大,枯水期（11月至翌年3月份）最小;④未来气候变化趋势下,研究区域径流量将呈相应增加趋势,在气温升高0.5℃和降水量增加10%的情景下,河津水文站的径流量将增加1.29 亿m3。     

坡面泥沙输移比时空分布式的构建与分析

坡面泥沙输移比分布式的构建是计算坡面输沙分布和吸附态非点源污染负荷分布的基础。在对已构建的坡面泥沙输移比式进行分析研究的基础上,鉴于降雨形成的地表径流是坡面泥沙输移的直接推动力,对现有的"流动连通性"指标进行改进,提出了"径流连通性"指标并以此构建坡面泥沙输移比时空分布式。将泥沙输移比式与修正的通用土壤流失方程结合,形成山地流域输沙模型。以三峡库区大宁河流域为例,通过对输沙量的模拟,对比分析了所构建的坡面泥沙输移比式的合理性。基于径流连通性指标的坡面泥沙输移比时空分布式,考虑了降雨产生的坡面泥沙输移比随时间的变化,更为合理、模拟精度更佳。     

基于VAR模型的新疆金沟河气象要素与径流关系分析

为探究气候变化下金沟河流域气象要素与径流之间的关系,根据新疆金沟河流域2006-2015年的月平均降水、积雪覆盖率、气温和径流资料,采用VAR模型方法分析了降水、积雪覆盖率、气温变化与径流变化之间的相互响应关系及响应程度。结果表明：降水、积雪覆盖率、气温与径流之间互相影响,但径流对降水、积雪覆盖率和气温的影响范围更大;径流对于降水、积雪覆盖率和气温的冲击响应方向不太一致,而降水、积雪覆盖率和气温对于径流冲击的响应均具有滞后性;通过方差分解可知,除径流自身冲击外,降水、积雪覆盖率和气温对径流变化的贡献程度依次为：气温 > 积雪覆盖率 > 降水,金沟河流域径流的主要影响因素为气温。研究结果可为流域内的各类水文计算提供参考依据。     

长江上游六流域强降水面雨量特征分析

为满足长江流域水文气象预报服务需要,利用2001～2011年气象站点逐日雨量实况资料,以长江上游岷沱江、嘉陵江、乌江、干流宜宾至重庆、干流重庆至万县、干流万县至宜昌流域强降水面雨量为研究对象,研究其频次分布、极值分布特征。结果表明：长江上游六大流域强降水面雨量出现频次具有明显的季节变化和年际变化特征;冬季频次几乎为零,夏季频次最多,春季猛增,秋季陡降;不同流域强降水面雨量等级分布差异较大、极值分布差异明显;重庆至万县、万县至宜昌两个流域月极大值明显大于其他流域,岷沱江流域月极大值明显小于其他流域。     

年楚河流域径流变化及其对气候变化的响应

采用雅鲁藏布江支流年楚河流域控制站日喀则水文站1956—2012年天然径流量资料以及同期气温、降水量逐月资料,分析了年楚河流域57 a降水、气温和径流变化特征;利用月水量平衡模型对年楚河流域逐月径流变化进行模拟,验证了月水量平衡模型在研究区的适应性。结果表明:年楚河流域逐月径流量变化相对平稳,年内分配极不均匀,汛期与枯水期径流量相差较大,汛期径流量占全年径流量的67%;对月水量平衡模型参数进行分析,认为年楚河径流敏感性模型参数主要为土壤水蓄水容量和直接径流系数;气候变化对径流影响的敏感性分析显示,降水量增加对径流的影响更大,气温升高对径流减少影响较小。     

黄河上游径流丰枯空间分布特征及其影响因素

针对目前青藏高原背景下的区域径流丰枯空间分布特征与其影响因素之间的联系仍不清楚,以及单站点或多站点平均的丰枯指标难以反映区域径流空间分布特征的问题,采用不同时间尺度的标准径流指数,结合经验正交函数、奇异值分解等方法分析了黄河上游1969—2012年径流丰枯的空间分布特征及其与青藏高原降水、气温和积雪3种气象因子的关系。结果表明:黄河上游径流丰枯情况具有区域一致的主要空间分布模态(主要受气象因子的影响)和东北—西南反位相分布的次要空间分布模态(主要受人类活动的影响);夏、秋季比冬、春季更可能出现多年径流量偏丰或偏枯的情形;青藏高原降水、气温和积雪是影响黄河上游径流丰枯空间分布的主要气象因子,降水对径流丰枯变化起主控作用,积雪和气温的季节性影响较明显;青藏高原东北部、东部、北部是影响径流丰枯变化的关键区。     

基于HBV的黑河流域径流对气候变化的响应

黑河流域是我国西北干旱区内陆河研究的代表性流域,研究未来气候变化对黑河流域山区径流的定量影响,对干旱区水资源规划设计、开发利用和保护管理具有重要意义。采用HBV-light模型,首先根据实测径流数据验证了该模型在黑河流域上游的适用性,然后拟定25种气候变化情景模式,模拟气温与降水变化对径流的定量影响。结果表明:(1)当气温保持不变时,降水增加会造成年径流增加;而当降水维持不变时,气温升高将导致年径流减少。(2)关于径流年内分布,气温变化与6~9月份的径流呈负相关关系,而与4月份的径流呈显著正相关关系;降水变化与径流呈明显的正相关关系;年径流与年内分配均表现为对于降水变化的敏感性高于气温变化。(3)未来气候变化有助于缓解黑河流域水资源短缺的现状。     

长江流域径流时空分布及变化规律研究

为了向长江流域综合规划修编工作提供基础水文支撑资料,依据长江主要干支流水文站的实测资料,分析了长江流域的降雨径流时空分布规律,长江流域径流深的分布情况、干流主要控制站径流的组成、年际变化及丰枯特征、年内分配特征等。结果表明,长江流域年径流深地区分布及年内径流分配不均;支流径流年际变化大、干流变化小,常出现连续丰水年和连续枯水年的情况。长江流域径流时空分布特征应在流域综合规划修编时予以重视。     

湘江流域面雨量气候特征分析

利用中国气象局气象数据统一接口端(MUSIC)提供的1979-2018年降水资料,利用算术平均法、统计分析等方法对湘江流域的面雨量时空特征进行分析.结果表明,湘江流域年平均面雨量1553.4 mm,近40年来整体呈现增加的趋势,且春季呈略减少、其他季节呈增加趋势;在湘江流域各子流域中,衡阳-湘潭地区子流域降雨最丰沛,湘...     

城市流域径流峰值对降雨时空异质性的响应

基于高时空分辨率的降雨产品,采用RainyDay暴雨生成器生成具有不同时空分布情景和降雨历时的设计降雨,通过分布式水文模型GSSHA模拟分析径流峰值对降雨时空异质性的响应规律,结合协方差分析方法和所构建的降雨时空异质性指标体系,定量研究不同降雨时空异质性指标对径流峰值的影响。结果表明:耦合短时序(2008—2016年)栅格降雨数据和RainyDay暴雨发生器,可以生成与实际降雨时空分布相似的流域设计降雨;降雨时空异质性对径流峰值具有显著的影响,其影响比降雨历时和降水量对径流峰值的影响大;雨峰系数、降雨集中度、1 h最大降水量对径流峰值的影响较大,其中雨峰系数的影响随着降雨历时或降雨重现期增大而减小,而降雨集中度则相反。     

长江流域面雨量变化趋势及对干流流量影响

根据长江流域1960～2001年42a间109个气象站的雨量资料和大通、宜昌水文站(分别为全流域、上游控制站)同期的流量资料,分别计算了全流域和上游年、季、月平均面雨量、流量的变化趋势及其相关性,分析了雨量对干流流量影响,发现:①全流域面雨量,冬、夏季显著增加,秋季显著减少,全年为弱增加趋势,主要发生在1、6、9月;而上游仅秋季明显减少,夏、冬季呈弱增加趋势,全年无变化,主要发生在1、9月.②大通流量,为冬、夏、年季显著增加,秋季无变化,主要发生在1～3、7～8月;宜昌流量仅秋季明显增加,冬、夏季为弱增加趋势,全年无变化,主要发生在1～2、10月.③全流域或上游的面雨量与同期流量均为显著正相关,尤其是年、春夏季,主要发生在全流域的1～8月、上游的3～11月.④全流域所有月份、上游1～3、10、12月面雨量与下月流量的相关性均比同期更好,表明流量对雨量的响应有一定的时空滞后性.     

基于降雨时空不确定性的山洪灾害三级预警模式

为提高山洪灾害预警精度,以栾川流域为例,根据基尼系数和峰值雨强位置系数,概化包括偏前均匀型、偏后集中型等9种特征雨型,并通过总雨量重现期和峰值雨强条件概率,确定各种雨型的峰量关系,设置降雨重心从上游到下游偏移的5种降雨空间分布情景。在此基础上,探讨降雨时空分布不确定性对临界雨量的影响,建立临界雨量数据集,构建三级临界雨量预警模式,并通过4场雨洪资料对该预警模式进行检验。结果表明：当前期影响雨量为0.2Wm(Wm为流域最大蓄水量)、降雨重心在中游时,偏前均匀雨型比偏后均匀雨型24 h临界雨量大17.52%~23.87%,偏后均匀雨型和偏后集中雨型的临界雨量范围相差5.19%~6.53%;前期影响雨量为0.5Wm时,情景1（降雨重心在上游）对应的12 h临界雨量比情景5（降雨重心在下游）大31.61%~48.94%,流域降雨时空分布对山洪灾害预警影响显著。因此,所构建的考虑降雨时空不确定性的三级预警模式运行结果合理可靠,可为其他中小流域的山洪预警提供技术参考。     

李仙江流域降水径流特性分析

通过对李仙江流域水文和雨量代表站降水、径流实测资料进行统计分析,初步摸清了该流域降水、径流的水文特性及分布规律,为该流域及其类似流域的水资源开发、利用和保护提供参考.     

雅砻江流域典型年天然径流量时空分布特征

研究雅砻江天然径流特征对流域内已建梯级水电站群工程运行、管理及水能开发规划具有重要参考意义。本文选取雅砻江流域特枯、偏丰、特丰三个典型年份,利用水量平衡方法还原河川天然径流量,综合运用基尼系数和径流贡献率两项指标,分析其天然径流量时空分布特征。结果表明:(1)特枯年份,各个站点基尼系数均介于0.30～0.39之间,天然径流年内分配相对均匀;偏丰和特丰年份,各个站点基尼系数均介于0.40～0.59之间,天然径流年内分配不均匀;特丰、偏丰和特枯年份,流域基尼系数均值分别为0.49、0.43和0.35,各站点天然径流年内分配不均匀程度与径流量正相关。(2)枯季,特枯、偏丰水年流域上、中、下游径流贡献率比例接近1∶1∶1,而特丰水年流域径流贡献率为上游下游中游;汛季和全年,特枯、特丰水年流域径流贡献率为上游下游中游,而偏丰水年流域径流贡献率比例接近1∶1∶1;总体呈现左岸径流量大于右岸径流量的分布格局。(3)雅砻江流域天然径流时间分布特征主要受降雨因素影响,而空间分布特征由降雨、地形和集水面积等多种因素共同决定。