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[期刊] 地理科学进展
[作者]
李润奎 朱阿兴 李宝林 裴韬 秦承志
流域水文模拟对输入数据空间详细程度的要求受流域面积大小的影响,而流域面积影响作用的定量描述有助于模拟时的数据选取。本文以美国Brewery Creek流域(约19.5 km2)为例,在逐级连续的汇流面积上,分析了SWAT模型基于1∶2.4万的SSURGO和10m分辨率的SoLIM土壤数据模拟的径流量的差别随汇流面积的变化。结果显示:汇流面积较小时,基于不同土壤图的模拟径流一致性较差;随着汇流面积的增大,模拟径流的差别逐渐减小并趋于稳定,在汇流面积大于约10 km2时,差别变得相对不明显,不同土壤数据的模拟径流相当。根据实验结果,流域径流模拟对数据的要求受模拟面积的潜在影响,当流域面积大于一定值时,较粗分辨率的输入数据同样可能取得较好的模拟效果。研究度量了面积对模型响应的潜在影响作用,为中小流域水文模拟时土壤数据的选取提供了初步参考。
[期刊] 自然资源学报
[作者]
高超 刘青 苏布达 翟建青 胡春生
在淮河流域蚌埠站以上区域构建人工神经网络(ANN)、HBV-D模型和SWIM模型等水文模型,评估不同时间、空间尺度和数据基础下水文模型的适宜性。得出:①时间尺度上三个模型对数据要求不同,ANN模型需要月尺度数据即可建立降水-径流关系且能取得较好的模拟效果,HBV-D和SWIM模型为日尺度水文模型,需逐日降水、温度和径流量等数据,SWIM模型还需作物管理、营养盐和土壤侵蚀等数据;②空间尺度上,ANN模型适应于大尺度,HBV-D模型适用于1×104km2及以上流域,SWIM模型更适合于1×104km2以下小流域降水-径流关系建立;③模拟效果分析,月尺度统计上ANN模型对水文模拟的整体效果较好,但不...
[期刊] 地理科学进展
[作者]
朱青 廖凯华 赖晓明 刘亚 吕立刚
土壤水分调控着陆地表层系统空间格局和过程,作为地表不同圈层中物质和能量输移转化的关键纽带和驱动力,连接着一系列的水文、生态、气候和地质学过程。论文首先介绍了流土壤水分静态特征(土壤含水量和基质势时空变化)在流域范围内不同空间尺度上监测方法的优缺点,包括直接手动监测、直接自动监测、地球物理探测和遥感监测等;同时介绍了其动态特征(土壤水分运动)监测方法(径流小区法、示踪剂法和地球物理探测)的局限性和模拟模型(动力波模型、水量平衡模型和水动力模型等)的关键参数和过程。在此基础上提出了:①加强土壤水分监测尺度与方法的集成;②消除土壤水分运动模型不确定性;③耦合土壤水分与碳氮输移循环过程等3个方面的研究展望和建议,从而为高时空分辨率和高精度的土壤水分数据获取,以及土壤水分运动与分布及其驱动下的碳氮排放过程、机理的揭示和模拟提供新的研究视角与思路。
[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] 地理科学进展
[作者]
杨传国 余钟波 林朝晖 郝振纯
构建大尺度分布式水文模型是当前大气水文模型耦合研究的一项重要内容。本文介绍一种根据1km DEM生成更大网格尺度DEM数据,同时可以保持流域河网信息并减缓高程、坡度等地貌参数信息量衰减速度的有效方法——ZB算法。利用该方法和常规的网格平均法生成黄河唐乃亥以上流域的5km、10km、15km和20km两套DEM数据,分别提取高程、坡度、地形指数、河网密度、主河道长度、流域面积等流域特征参数,并与1km DEM提取的上述参数进行比较,对两种方法作出评价。结果显示,随着网格尺度的增大,ZB算法获得的DEM数据可以保持河网的连续性,提取出合理的流域范围,减缓地形信息量的衰减速度。该方法满足构建大尺度分布式水文模型提取数字流域的需要。
[期刊] 自然资源学报
[作者]
高永年 张万昌
针对集成生物圈模拟器IBIS未考虑高分辨率模拟情况下地表起伏对太阳辐射等参数影响的特点,改进了IBIS的地表太阳辐射计算模块、日气象数据读取模块,并增加了坡度、坡向数据读取模块。在土地利用覆被数据、DEM、坡度、坡向和降水、气温、云量、湿度、风速等气象数据的支持下,利用改进的IBIS分别对泾河及其子流域在0.0415°和0.001°空间尺度上的生态水文过程进行了模拟,并用二源遥感估算的蒸散发对模拟结果进行了空间比较分析。结果表明,改进的IBIS在日、月、年不同时间尺度和不同空间尺度上均具有很好的模拟适应性与模拟能力,模拟蒸散发与二源遥感估算蒸散发结果比较一致,总体空间分布形态和趋势具有相似特征...
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
赵阳 余新晓 贾子利
水资源短缺已成为限制华北地区社会经济发展的主要因子之一,其中山区来水减少问题已成为该区域水资源研究亟待解决的关键问题。采用景观格局分析法及统计学方法对华北土石山区典型流域——红门川流域土地/覆被变化及其水文动态响应进行分析。结果表明:(1)1990～2005年流域景观呈破碎化趋势,其中,优势景观林地在研究时段内面积变化不大;耕地、建设用地面积增加趋势显著,增幅分别为43.1%和44.4%;水域减少趋势最为明显,减幅达20.8%。(2)土地利用/覆被变化对流域径流有显著调节作用:随着土地结构不断优化,森林、耕地面积的增加,1998～2005年流域平均年径流系数较1990～1998年下降77%;丰...
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
栗珂珂 周詹杭 王真
土壤侵蚀威胁粮食安全和生态系统服务，是中国面临的严峻环境问题之一，同时受到自然因素和人类活动的共同影响。目前国内已有大量研究关注社会经济因素对土壤侵蚀的驱动作用，但关于两者之间空间非平稳关系的探讨和影响因素作用尺度差异性的关注仍存在不足。为探究社会经济活动对土壤侵蚀的复杂驱动机制，本文以中国346个地级市为研究对象，以2017年为参考年，基于土壤侵蚀预报（RUSLE）模型和多尺度地理加权回归（MGWR）模型，揭示中国各地级市土壤侵蚀的空间异质性，并探索社会经济因素对中国各地级市土壤侵蚀速率的空间驱动作用及因素间的作用尺度差异。研究显示：中国各地级市土壤侵蚀速率的空间分布具有明显的空间正相关性，侵蚀热点主要分布在西部地区、东北地区、云贵高原和四川盆地以及黄土高原；与基于全局回归的模型及传统的地理加权回归模型相比，MGWR可以大大提高社会经济变量对土壤侵蚀速率的解释程度，模型拟合优度达到0.87；从驱动因素来看，除人均地区生产总值外，各驱动因素对中国各地级市土壤侵蚀速率的影响方向会随着空间位置变化产生结构性差异；平均而言，人口密度是对中国各地级市土壤侵蚀速率贡献最大的因素；中国地级市土壤侵蚀速率在西部地区更容易受到复种指数的影响，在东部地区社会经济因素对土壤侵蚀速率的驱动机制更为复杂，不同驱动因素作用的空间尺度差异更明显。研究表明，决策者应充分考虑人类活动对土壤侵蚀影响的空间异质性，以实现水土保持的可持续发展。
[期刊] 自然资源学报
[作者]
丁程锋 张绘芳 高亚琪 朱雅丽 地力夏提·包尔汉 李伟涛 李霞
为了对天山中部流域尺度森林变化水文响应进行定量分析，论文以乌鲁木齐河流域为研究区，基于流域１９８０—２０１３年水文气象资料，在分析流域径流变化规律的基础上，使用ＳＷＡＴ模型，根据天山云杉分布的生境限制因素，设定了５种不同的云杉分布情景，据此，确定不同丰枯年份云杉林变化对径流的影响。结果表明：１）ＳＷＡＴ模型能较好地模拟乌鲁木齐河流域月径流过程，在林地状况恒定的前提下，影响模型模拟的最敏感的参数为地表径流参数ＣＮ２，率定期与验证期Ｒ２和ＥＮＳ均高于０．８５，相对误差｜ＲＥ｜均小于５％，模型模拟精度较高；２）在相同气象条件下，丰水年、平水年、枯水年云杉林变化与径流呈线性相关，云杉林面积每增加１％，．．．
[期刊] 资源科学
[作者]
邱冰 姜加虎 孙占东 王洁
SDSM统计降尺度模型是解决空间尺度不匹配问题的有效工具,它使气候变化响应研究得以在区域尺度上展开。本文将SDSM模型应用于博斯腾湖流域分析它的适用性,并对流域未来气温和降雨的变化趋势进行了预测。以日平均气温、最高气温、最低气温和日平均降雨量为预报量,选取合适的NCEP大气环流因子为预报因子,建立预报量与预报因子间的回归关系。利用1961年-1990年、1991年-2001年的实测数据和NCEP大气变量分别对SDSM模型进行率定和验证,效果较好。把HadCM3输出的A2、B2情景下的大气环流变量作为模型输入变量,模拟流域未来3个时期(2020s、2050s和2090s)的气温和降水变化。结果显...
[期刊] 资源科学
[作者]
褚健婷 夏军 许崇育
全球气候变暖对陆地水循环会产生重大影响,统计降尺度方法是解决大尺度气候信息和小尺度水文响应的空间尺度不匹配问题的有效方法之一。选取NCEP/NCAR再分析日资料(简称NCEP)和HadCM3在A2和B2情景下的大气变量日资料(简称H3A2和H3B2),并选取海河流域上11个站点1961年~2000年日平均温度、蒸发皿蒸发量以及降水的实测资料,采用SDSM(the Statistical Down-Scaling Model)方法,进行海河流域气候变化特征量的降尺度研究。研究表明:①使用SMLR(Stepwise Multi-Line Regression)方法,可以在广阔的空间范围内优选出具有...
[期刊] 资源科学
[作者]
黄明 张学霞 张建军 赵紫阳 茹豪
CLUE-S模型是适用于较小尺度的区域土地利用变化空间格局动态研究的模型。为了探索CLUE-S模型在小流域的适用性及最佳适用尺度,本文以甘肃天水罗玉沟流域为研究区,根据2001年和2008年两期土地利用数据,在筛选出的7类土地利用变化驱动因素的基础上,以2001年土地利用数据为基期,利用不同的空间尺度(25m×25m、50m×50m、75m×75m、100m×100m、和125m×125m),运用CLUE-S模型进行了流域2008年的土地利用空间格局的模拟,并以2008年土地利用现状图加以验证。结果表明:CLUE-S模型在罗玉沟流域的适用性很好。模型模拟的最佳尺度为50m,在该尺度下耕地、园地...
[期刊] 地理科学进展
[作者]
李秀霞 李天宏 倪晋仁
以黄河、延河、杏子河、纸坊沟四级流域尺度为例,应用信息熵原理分析了各级流域尺度上土壤水力侵蚀与其影响因子之间的空间相关性,通过比较各因子在不同空间尺度上与土壤侵蚀的相关性,定量分析了土壤侵蚀过程的空间尺度效应。分析结果给出了降雨、地形、土质、植被等因子在不同流域尺度上对土壤侵蚀的影响大小,以及每个尺度上各影响因子重要性的主次顺序。总体而言,随着流域空间尺度的增大,各因子对土壤侵蚀的影响具有放大或缩小效应,影响因素的主次顺序随之易位,其中微观因子的控制作用有所减小,而宏观因子的控制作用则逐渐突显。本文建立的流域土壤侵蚀空间尺度效应的定量分析方法和分析结果有助于解决当前土壤侵蚀评估模型普遍存在的尺度转化和区域通用性问题。
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
赖格英 于革
近几十年来,水体富营养化已成为许多国家密切关注的环境问题,氮、磷等湖泊富营养化营养元素与流域的点源、非点源排放密切相关。随着点源治理水平的逐步提高,非点源污染的比重和危害将逐步增大。对流域的营养物质输移进行数值模拟对于揭示我国浅水湖泊富营养化的机制有重要的意义。国内外对这类模型已经有相当多的研究,形成了种类繁多的各类非点源污染模型。从湖泊营养盐外源输移的研究角度出发,分析了流域尺度的营养盐输移模拟机理性模型的结构特征,并对非点源污染模型在国内外的研究概况、模型的研究动态、主要模型的功能、结构及其特点和发展趋势进行了多视角的综述。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
冉圣宏 张凯 吕昌河
采用延河流域和安塞县2000和2006年的土地利用/覆被遥感影像,结合实地调研获取的2000-2006年该区域生态建设尤其是退耕还林还草数据,分别在流域尺度和县域尺度上,采用主成分分析法对延河流域及位于延河流域上中游的安塞县土地利用/覆被变化及其驱动力进行了分析,建立了耕地面积变化的驱动力模型。研究表明,在这两个尺度上,影响耕地面积变化的关键因素都是总人口和农作物播种面积。以此为基础,基于不同尺度上共同驱动力因子之间的相互关系,建立了不同尺度上耕地变化模型的尺度转换方法。对于不同尺度的土地利用/覆被变化模型,无论其模型形式的复杂程度如何,只要不同尺度上的关键驱动因子相同或存在明确的定量关系,就可以基于关键驱动力因子的定量关系进行不同尺度上土地利用/覆被模型的尺度转换。研究成果为土地利用/土地覆被变化的尺度转换方法研究提供了新思路。
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