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[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
黄胜晔 王腊春 陈晓玲 霍雨
鄱阳湖湖区属于平原水网区,水文观测和水文计算都存在困难。在充分考虑鄱阳湖湖区地形地貌和水文特征的基础上,将湖区下垫面分4种类型计算产流,并针对山丘区和平原区提出不同的汇流计算方法,建立基于平原水网区的半分布式水文模型模拟水文过程。利用湖区博阳河小流域1982、1985和1986年资料对模型参数进行率定与验证,结果达到精度要求。率定参数经地形修正后用于湖区水文模拟,计算了湖区洪水年1983年和枯水年1986年径流过程,得到模拟年份年径流系数分别为0.57和0.46,湖区全年产水量占鄱阳湖全流域入湖总水量的比重为13.21%和13.14%,模拟结果合理。构建的半分布式水文模型结构简单,物理意义明确...
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
龙海峰 熊立华 万民
基于清江上游水布垭区域的数字高程模型(DEM)数据,提取出了研究区域水系、勾画了研究区域边界,并计算了研究区域地形指数分布。采用基于数字高程模型(DEM)的分布式水文模型(DDRM)来进行降雨-径流模拟。在Nash-Sutcliffe效率系数、洪峰相对误差、径流深相对误差等方面对基于DEM的分布式水文模型和三水源新安江模型进行了比较分析。结果表明:在径流深模拟方面新安江模型略好于DDRM,在洪峰流量及峰现时间方面DDRM略好于新安江模型,模拟的Nash-Sutcliffe效率系数两者相当,总体上基于DEM的分布式水文模型和三水源新安江模型模拟效果相当。基于DEM的分布式水文模型与三水源新安江模...
[期刊] 地理科学进展
[作者]
王中根,刘昌明,左其亭,刘青娥
基于 DEM的分布式水文模型是现代水文学同高科技 (如计算机技术、 3S技术等 )相结合的产物 ,是研究变化环境下水文循环与水资源演化规律的理想工具 ,代表了水文模型的最新发展方向。从 DEM的特性出发 ,本文探讨并总结了分布式水文模型的特点、建模思路和模型基本结构框图。在流域离散化方面 ,重点介绍了分布式水文模型常用的三种单元划分方法 ;最后 ,针对分布式水文模型构建问题 ,从“输入模块”、“单元水文模型”、“河网汇流模型”三方面 ,阐述了分布式水文模型微结构构建方法。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
刘昌明,李道峰,田英,郝芳华,杨桂莲
本文选取空间大尺度黄河河源区流域为研究对象,利用分布式水文模型进行径流量模拟,采用1976～1985年唐乃亥水文站逐年、月实测径流资料进行参数率定,确定模型的基本参数,得到了较好的模拟效果。模拟结果表明气候变化是引起黄河河源区径流变化的主要原因。在80～90年代的20年间,黄河河源区由气候变化引起径流减少62.11亿m3,占径流变化总量的108.72%,由土地覆被变化引起径流增加5.73亿m3,增加量占径流变化总量的10.03%。
[期刊] 林业科学研究
[作者]
于澎涛
在探讨森林水文模型发展历史的基础上 ,着重分析了分布式水文模型的理论基础、类型和特点。与传统的集总式模型相比 ,分布式水文模型考虑了流域内部各地理要素的空间异质性 ,可以反映流域内部水文过程的时空变化 ,从而更加准确地预测自然和人为因素对流域水资源和水环境的影响 ,为流域的科学管理提供可靠的决策依据。景观生态学可以作为分布式模型进一步发展的理论基础 ,地理信息系统 (GIS)技术可以为分布式模型的实现提供技术支持 ,在此基础上 ,分布式水文模型有望解决森林水文学中长期面临的尺度转换问题
[期刊] 自然资源学报
[作者]
王中根 刘昌明 吴险峰
基于DEM的分布式水文模型是数字化时代水文模型发展的主要方向。论文回顾了分布式水文模型30年的发展历史,对国内外分布式水文模型的研究状况做了简要评述。归纳出基于DEM的分布式水文模型的主要特点。在分布式水文模型的构建中,水文单元的划分是一个十分关键的环节,论文重点探讨了3种基于DEM常用的流域离散化方法。在模型结构方面,提出了一个典型的分布式水文模型框架,包括分布式输入模块,单元水文模型和河网汇流模型。在模型参数方面,提出了3种分布式水文模型参数的确定方法。最后,对分布式水文模型存在的几个典型问题进行了分析和讨论
[期刊] 自然资源学报
[作者]
苗茜 谢志清 曾燕 王珂清 孙佳丽
论文基于江苏老濉河流域降水、水位和流量观测数据,利用统计-Flood Area模型相结合的方法计算了平原水网区致灾临界雨量。从水位变幅角度构建了流域不同时段累计面雨量-洪水涨幅统计模型,并计算出致灾临界雨量。在修订河道高程的基础上,利用Flood Area模型模拟典型暴雨洪涝事件的动态淹没过程,建立不同时段累计面雨量与模拟水位涨幅之间的幂函数关系,计算出另一组致灾临界雨量。对比发现两组致灾临界雨量基本一致,24 h三个等级致灾临界雨量对应泗洪气象站167 a、17 a和2 a一遇降水量。统计模型能较好地捕捉短时降水与洪水涨幅的关系,Flood Area模型则更好地反映了长历时暴雨洪涝事件的雨洪关系,整合两种方法,可得到更科学的平原水网区暴雨洪涝致灾临界雨量。
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
李恒鹏 王旭强 杨桂山 金洋
STREAM模型是基于单元格网的分布式水文模型,可以利用易于获取的地理信息,揭示气候变化及下垫面改变对水循环的复杂影响。选择太湖上游西苕溪流域为研究区,采用1979~1999年的26个降水站实测序列和不同时段的土地利用数据,应用GIS流域分析方法与空间插值技术建立300 m的流域格网信息,并通过BLAISE脚本语言实现STREAM模型与GIS的集成,应用1979~1999年水文站实测序列对模型进行率定和验证。结果显示月径流量和年径流量模拟与实测值吻合良好,1980~1988年模型率定期,月径流量的确定性系数为0.78,年径流量的确定性系数为0.86,各年平均相对误差仅为6%;1989~1999...
[期刊] 地理科学进展
[作者]
王中根 郑红星 刘昌明
由于水文循环过程的复杂性和空间变异性,集成不同的水循环模型,基于模块化结构、构建面向多目标的水文模拟系统已经成为当今水文模拟技术发展的一个重要方向。本文从科学研究和水资源管理的实际需要,首次研发国内基于模块化的分布式水文模拟系统,并提出了“信息化水文模拟系统(HydroInformaticModelingSystem,简称HIMS)”。HIMS是一个以水循环信息平台为基础,基于组件式结构设计的开放式综合水循环模拟系统,侧重于分布式水文过程的模拟与应用。文中对HIMS的设计思路,主要功能与结构进行了详细介绍,包括基于国产GIS软件SuperMap的水循环信息系统、模型数据前／后处理系统和水文模型方法库系统。其中,HIMS的水文模型方法库系统集成了水文过程方法库和多种水文模型,并提供定制水文模型的功能。HIMS的提出发展了水文模型理论和建模技术,拓宽了国内分布式水文模型的研究思路。
关键词：
分布式模型 水文模拟系统 HIMS
[期刊] 地理科学进展
[作者]
刘军志 朱阿兴 秦承志 陈腊娇 吴辉 江净超
大流域、高分辨率、多过程耦合的分布式水文模拟计算量巨大,传统串行计算技术不能满足其对计算能力的需求,因此需要借助于并行计算的支持。本文首先从空间、时间和子过程三个角度对分布式水文模型的可并行性进行了分析,指出空间分解的方式是分布式水文模型并行计算的首选方式,并从空间分解的角度对水文子过程计算方法和分布式水文模型进行了分类。然后对分布式水文模型的并行计算研究现状进行了总结。其中,在空间分解方式的并行计算方面,现有研究大多以子流域作为并行计算的基本调度单元;在时间角度的并行计算方面,有学者对时空域双重离散的并行计算方法进行了初步研究。最后,从并行算法设计、流域系统综合模拟的并行计算框架和支持并行计算的高性能数据读写方法3个方面讨论了当前存在的关键问题和未来的发展方向。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
江净超 朱阿兴 秦承志 刘军志 陈腊娇 吴辉
分布式水文模型软件系统作为分布式水文模型的技术外壳,是模型应用的重要技术保障。当前分布式水文模型应用呈现出多过程综合模拟、用户群范围广和计算量大的特点,对分布式水文模型软件系统的灵活性、易用性和高效性提出了更高的要求。本文首先分析了分布式水文模型应用的主要流程,之后从应用视角对现有分布式水文模型软件系统的特点进行了归纳,主要结论为:1软件系统按照模型结构灵活性的高低分为以下3种类型:不支持子过程选择和算法设置,不支持子过程选择、但支持算法设置,同时支持子过程选择和算法设置;2根据用户操作数据预处理软件方式的不同,参数提取方式分为菜单/命令行式和向导式;3按照模型的程序实现方法分为串行和并行方式,按照模型运行环境分为本地和网络模式。现有软件系统在灵活性、易用性和高效性方面存在如下问题:一是尚未解决模型结构灵活性和对用户知识依赖性之间的矛盾;二是现有菜单/命令行式和向导式的参数提取方式步骤繁琐,难以实现参数的自动提取;三是模型大多为串行方式和本地模式,容易遇到计算瓶颈问题。最后从模块化、智能化、网络化及移动化、并行化和虚拟仿真等方面探讨了分布式水文模型软件系统的发展趋势和研究方向。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
叶翔宇 李强 郭禹含 梁廖逢 王中根
传统分布式水文模型采用串行计算模式，其计算能力无法满足大规模水文精细化、多要素、多过程耦合模拟的需求，亟需并行计算的支持。进入21世纪后，计算机技术的飞速发展和并行环境的逐步完善，为分布式水文模型并行计算提供了软硬件支撑。论文从并行环境、并行算法2个方面对已有研究进行总结概括，分析了不同并行环境和并行算法的优势与不足，并提出提高模型并行效率的手段，即合理分配进程/线程数缩减通信开销，采用混合并行环境增强模型可扩展性，空间或时空离散化提高模型的可并行性及动态分配计算任务、平衡工作负载等。最后，论文对高性能并行分布式模型的未来研究方向进行展望。
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
孙占东 黄群 Lotz Tom
流域出口径流观测序列是水文模型参数率定重要依据,不受水文站控制区域的模型应用是水文研究关注点之一。首先根据水文站观测资料建立洞庭湖流域四水控制站之上基于水文响应单元的分布式水文模型,在此基础上结合实验、同质移植和虚拟水库等方法,将分布式水文模型拓展到包含无径流站控制区域的丘陵区间和平原圩垸区,最终实现了洞庭湖全流域水文过程模拟。结果表明:在较完备土壤、地形、土地利用等空间数据支持下,通过合理的流域划分和水文响应单元定义,建立的流域分布式水文模型可以较好地在水文响应单元尺度反应降水发生后蒸散、地表径流、土壤和地下水的响应特征。而基于观测实验及基流分割等方法获取的关键水文过程特征对模型参数优化的认...
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
张建军 纳磊 张波
场降雨条件下小流域水文模型的研究是水文学的热点问题之一。该文利用山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站2004—2006年的实测资料,在分析了HEC-HMS分布式水文模型参数敏感性的基础上,进行了参数率定和检验,然后利用率定好的参数,对HEC-HMS分布式水文模型在黄土高原小流域中的可应用性进行了评价。研究得出:参数Cn对洪峰流量和径流总量敏感,Cn的取值是决定模型模拟精度的关键;洪峰滞时对洪峰出现时间为一般敏感;模型率定期的确定系数在0.75~0.87之间,模型验证期的确定系数在0.73~0.82之间;HEC-HMS分布式水文模型适用于黄土高原地区。
[期刊] 林业科学研究
[作者]
董晓红 于澎涛 王彦辉 王金叶 王顺利 刘贤德 徐丽宏 吴旭东
TOPOG模型是基于热带森林小流域研究而开发的生态水文过程模型。为了检验该模型在模拟温带小流域森林水文影响方面的适用性,本文应用祁连山排露沟小流域2001年和2002年生长季的生态水文数据,运用TOPOG模型的"水量"模式模拟了流域的林冠截留、蒸散与径流等生态水文过程,并对其进行了检验。结果表明:TOPOG模型能准确的模拟雨量为5~25 mm的次降雨截留量;也能较准确的模拟海拔2730~3100 m的青海云杉林总蒸散量及其组成,以及海拔2700~2800 m的阳坡草地总蒸散量;模拟的生长季小流域径流量与实测值相一致。
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