全流域逐地块水土流失计算,是目前水土保持定量评价的重要手段,其实现过程既需要有考虑地貌因子和上下游关系的土壤侵蚀模型,也需要建立全流域地块汇流网络,并与侵蚀模型有机连接。本文针对黄土高原特殊的地理条件和水土流失规律,对传统的基于栅格的小流域汇流技术进行了改进,考虑地块间上下游汇流关系,建立了基于地块的水沙汇流网络模型,模拟水沙在流域复杂下垫面的汇流过程,提取出流域各地块间的水沙汇流网络,并计算出3个重要参数:流域地块间水沙汇流的顺序、流域地块间水沙汇流数目的空间分配、水沙流经各地块的坡长。将土壤侵蚀模型按地貌部位与特征分为坡面模型、沟坡模型和沟道输移模型,与地块汇流网络有机集成,实现了水沙运移的全流域按地块沿程计算。

地块单元是小流域生态环境建设与管理的基本空间单元 ,探讨地块尺度的水沙运移关系对强化小流域空间管理具有显著的理论与实践意义。本文在论述地块单元的特点、作用和功能的基础上 ,阐述了在地理信息系统支持下 ,地块单元的划分、参数组织、地块属性的确定及信息提取方法 ,并针对小流域水土保持规划管理、水土流失计算、生产潜力评估、经济与生态效益分析 ,开发了小流域地块汇流网络模型 ,进而对典型小流域地块汇流关系进行了模拟计算

水文预报及其径流变化趋势预测能够为防汛工作提供辅助决策,是水库调度兴利的重要手段.与传统分布式水文模型相比,利用长短期记忆网络(LSTM)建立降雨径流预报模型具有简单可行和精度较高的优点.该文以鄱阳湖抚河流域为研究对象,采用抚河流域的降雨和径流数据分别作为模型驱动数据和标签数据,通过LSTM网络实现抚河流域的径流模拟工作.结果表明:在使用气象站数据建立的日尺度径流模拟模型中,模拟结果与实测值相关性均达到0.9以上,偏差在±5%以内,模型表现非常好;在使用TRMM数据建立的月尺度模型中,整体模拟结果与实测值相关性在0.9以上,整体偏差在±5%以内,模型表现优秀.

在土壤质地、土壤容重和含水量一定的情况下 ,把土壤溶质运移时间和运移距离看作影响土壤溶质运移的主要参数 ,建立2个输入单元和 1个输出单元的三层BP网络 ,对一维垂直土柱Cd2 + 的穿透试验进行了模拟和预测。其预测结果同数值解相比 ,R2 =0 .94 9,精度基本一致。可见BP网络预测模型反映了溶质穿透过程中 ,土壤溶质含量与运移时间和距离的动态关系 ;用BP网络预测土壤溶质含量的时空变化具有可行性 ,而且不需要建立具体的数学模型 ;工作量大大减小 ,不需要测定水动力弥散系数、阻滞系数等 ,具有很强的实用性

传统土壤侵蚀模型模拟次降雨产沙时难以确定泥沙输移系数,分布式的侵蚀产沙模型对数据量需求量大。选择三峡库区宋家沟小流域为研究对象,基于2013年的降雨、植被盖度、地形、土壤等数据,利用SCS-CN和MUSLE模型耦合模拟流域的场降雨的产沙量。结果表明:该模型的模拟值的精确度在可接受范围内,整个流域2013年的泥沙流失量是3 923t,全年中5场较大的降雨贡献了泥沙流失量的80%以上;不同土地利用类型的泥沙输出量差异很大,耕地(面积44.63%)贡献了81.54%的泥沙,有林地(面积47.61%)贡献了17.63%的泥沙;坡度在0~8度的区域贡献的产沙量仅为1.75%,大于25度的区域占流域面积的...

东北黑土区是我国重要的商品粮基地。近年来,受自然因素及人类不合理活动的影响,土壤侵蚀严重。土壤侵蚀模型是预测侵蚀产沙的重要工具,Wa TEM/SEDEM模型是一个分布式模型,本文以黑龙江省拜泉县25个水库控制流域为研究对象,采用Wa TEM/SEDEM模型模拟小流域侵蚀产沙特征,得到如下结论:研究区模型泥沙输移系数KTC最佳组合为0.38和0.55;利用Wa TEM/SEDEM模型模拟得到的产沙量(SY)与实际值相近,相关系数为0.95;产沙模数(SSY)的模拟值与实际值相关系数为0.34,相关程度相对较低,但均比回归方程模拟得到的产沙量和产沙模数相关程度高。流域泥沙输移比平均值为0.32。以...

【目的】采用SWAT模型新开发梯田模块对中国南方红壤区梯田的水沙和养分流失进行模拟,分析SWAT模型梯田模块在中国南方水土流失地区的适用性。【方法】采用SWAT模型中新开发的梯田模块,结合其全球应用验证,在初步对美国软埝验证的基础上,利用资料较全的位于中国南方红壤区的云南尖山河小流域2007-2008年典型径流小区降雨径流、侵蚀产沙和总氮实测资料,对隔坡梯田水沙及面源污染调控过程进行模拟与验证。【结果】SWAT模型梯田模块对红壤区径流、侵蚀产沙及总氮的模拟结果能满足模型精度要求。利用梯田模块对红壤区隔坡梯田结构进行的优化表明,在坡度小于18.58°,梯田单元坡长小于20m的坡地上修建平坡比大于...

构造了一个区域加权物流超网络模型,借助模型运用网络优化方法获得基于成本的区域物流最短路径以及区域物流最小成本,最后通过算例验证了所构造模型的有效性。

【目的】根据《新首钢高端产业综合服务区控制性详细规划》要求,首钢西十项目以消纳北京市3年一遇24 h降雨量(108 mm)为目标进行低影响开发系统设计,从雨水渗透滞留与储存利用两个角度考虑,以西十地块的现状特征为依据制定相应的设计策略。【方法】针对渗透滞留系统,通过SWMM建立低影响开发模型和传统开发模型,模拟不同重现期(1年一遇、2年一遇、3年一遇、5年一遇、10年一遇、20年一遇) 24 h降雨条件下的径流排放过程,对比分析两种开发模式的径流总量、峰值流量和峰现时间;针对储蓄利用系统,通过SWMM模拟2017年全年降雨过程,以周为单位统计外源雨水调蓄池收集的径流总量,与西十地块植物灌溉需水量相比较,分析雨水调蓄池中收集径流的利用情况。【结果】(1)依据场地现状在其内部设计绿色屋顶、透水铺装、下凹绿地、植草沟、生物滞留池、雨水调蓄池6种LID设施,在1年一遇、2年一遇、3年一遇、5年一遇、10年一遇、20年一遇的降雨条件下,西十地块低影响开发系统对径流总量的削减率为100%、100%、100%、78. 79%、50. 41%、34. 73%;对峰值流量的削减率为100%、100%、100%、70. 12%、33. 33%、19. 44%,1～3年重现期峰值消失,其后峰值出现时间推迟375、310、240min。(2) 2017年,外源雨水地块雨水调蓄池接纳径流总量9 617 m3,径流收集主要集中在第25～35周,单周最大收水总量为2 078 m3,发生在第27周(6月初),第1～20周、43～52周收水量基本为0; 2017年第25周、第27周、第29～32周、第34～35周、第41周雨水调蓄池收集径流量在满足本周灌溉需求后仍有余量,冬季雨水调蓄池空置率较大。【结论】(1)低影响开发设施对雨洪问题具有良好的调控效果,可以减少径流总量、峰值流量和推迟峰现时间,但随着时间的推迟削减能力逐渐减弱。低影响开发系统的雨洪调控能力具有上限。(2)根据北京市2017年全年降雨量日值统计,外源雨水地块雨水调蓄池中径流收集的利用率为43. 65%,有30周(210 d)雨水调蓄池空置率为100%,较为浪费。在进行低影响开发系统设计时,应综合考虑成本造价等因素。

采用GIS与RS技术,以RUSLE模型为基础,增加流域输沙能力与淤地坝拦沙效率模块,并在黄土高原粗沙多沙区流域皇甫川进行验证。模型模拟结果显示:率定期1991-1999年皇甫站实测输沙量与模拟值拟合较好,纳什系数(Nash)与相关系数均超过0.7,而验证期2000-2009年的模拟结果相对较差。不同土地利用状况的土壤侵蚀模数表明:皇甫川流域土壤侵蚀模数超过15 000t/(km2·a)的区域主要发生于裸露的砒砂岩与植被覆盖较差的沙地;而土壤侵蚀模数小于2 500t/(km2·a)的区域主要分布在地势较为平坦的河滩地与植被盖度好的高原区。在相同降雨条件下,皇甫川流域不同土地利用类型土壤侵蚀模数的...

为科学地认识中国东北黑土区流域土壤侵蚀特征,探讨TETIS模型在该区的适用性,本文以乌裕尔河流域为例,利用1971-1987年日径流与泥沙实测数据对TETIS模型进行了校正与验证,进而分析了流域土壤侵蚀强度特征及其与坡度、土地利用方式的关系。研究结果表明:TETIS模型在乌裕尔河流域适用性好,日径流与日输沙量的纳什效率系数在0.520.70之间,决定系数在0.600.71之间,体积误差均不超过15%。流域平均侵蚀模数为397.2 t/(km2·a),流域以微度和轻度侵蚀为主,约90%的产沙来自于坡面。平均

为科学地认识中国东北黑土区流域土壤侵蚀特征,探讨TETIS模型在该区的适用性,本文以乌裕尔河流域为例,利用1971-1987年日径流与泥沙实测数据对TETIS模型进行了校正与验证,进而分析了流域土壤侵蚀强度特征及其与坡度、土地利用方式的关系。研究结果表明:TETIS模型在乌裕尔河流域适用性好,日径流与日输沙量的纳什效率系数在0.52~0.70之间,决定系数在0.60~0.71之间,体积误差均不超过15%。流域平均侵蚀模数为397.2 t/(km2·a),流域以微度和轻度侵蚀为主,约90%的产沙来自于坡面。平均土壤侵蚀模数随坡度的增大而增大,流域侵蚀量主要来自于0°~5°坡面。不同土地利用方式具不同的土壤侵蚀模数,耕地土壤侵蚀模数最大,达556.3 t/(km2·a)。坡度较大的耕地和植被覆盖度较低的区域是水土流失治理的重点。研究表明,TETIS模型在黑土区模拟土壤侵蚀产沙应用前景好,可为研究区制定水土保持措施提供科学依据。

从社会学的角度,以珠江流域广东、广西21个港口城市组成物流引力网络,用社会网络分析方法对该流域物流网络的基本网络特征进行研究,探讨了流域物流节点城市的空间层次结构。采用物理学万有引力公式与珠江流域沿线21个港口城市货运量相结合,建立了货运量万有引力模型,计算得出珠江流域内城市之间的物流引力矩阵,然后应用社会网络分析方法及其工具软件Ucinet分析了珠江流域物流网络结构性问题。

全球气候变暖极端事件频发的背景下，近年来金沙江上游区径流变率较1990年代显著增大，出现了百年一遇的极端洪水事件，对流域水资源利用、水库调度带来了新的挑战。金沙江上游地区范围广大、观测站点稀少，基于机器学习模型进行单目标径流模拟较传统模型具有优势，但该方法在大尺度高寒山区的径流模拟研究不足。论文应用长短期记忆(long short-term memory, LSTM)神经网络模型对金沙江上游径流年内过程进行模拟，模型由高程分带提取的日降水(GPM,0.1°×0.1°)、日均气温(ERA5Land,0.1°×0.1°)及逐日积雪面积(MODIS,500 m)数据驱动，以径流观测数据为目标进行建模，同时构建集合模型，模拟流域径流并进行模型对比。模型训练期和验证期分别为2001—2014年和2015—2019年。结果显示：2种模型在预见期15 d内模型效率系数(NSE)≥0.80，且在相邻预见期NSE接近，预见期25 d和30 d的NSE均能达到0.70以上，表明2种模型在30 d预见期内的径流模拟效果良好。以高程分带数据驱动的高程信息模型，1～5 d预见期径流模拟显著优于集合模型，7～13 d预见期优势减小，15～30 d预见期二者模拟效果相当。高程信息模型对汛期径流的模拟优于集合模型，展现出其在洪水模拟方面的优势。总体而言，高程信息模型在预见期为3 d的径流模拟中精度最高，尤其对春汛及夏汛的模拟，可为金沙江中游梯级电站水库调度提供参考，但模型对极端春季洪水模拟效果仍有待提升。

流域输沙过程是地貌学和地表动力学的重要研究内容,但传统的输沙过程监测方法仅能得到某个区域的总输沙率,无法推算其空间分布。论文以黄土高原绥德县窑家湾小流域为例,利用无人机摄影测量技术得到其2006年和2019年2期数字高程模型(DEM)并计算地形变化量;然后,根据质量守恒原理和多流向算法建立泥沙在空间上的输送模型,进而计算小流域输沙率的空间分布。实验结果表明,该模型能有效模拟泥沙在空间上的输送情况,输沙率出现质量不守恒的区域面积占比小于4%,且不守恒区域多为人类活动影响区。同时,论文讨论了DEM的选择和不同地形变化检测水平对模型结果的影响。当使用第一期DEM进行泥沙搬运路径推算时,质量不守恒区域的面积显著降低。使用误差空间分布图进行地形变化检测得到的输沙率结果鲁棒性更强。使用中误差进行地形检测得到的结果在不同置信度下变化较大。基于无人机地形变化检测的空间输沙模型能方便、快捷地提供详尽的输沙率空间分布,为地表过程研究带来了新的机遇。