遥感降水产品在澜沧江流域径流模拟中的适用性研究

以澜沧江流域为研究区域,基于实测降水数据,从日尺度、月尺度到年尺度分别评价了TRMM 3B42 V7、CMORPH CRT、TRMM 3B42 RT、PERSIANN 4种遥感降水产品在格网尺度上的精度,并用实测降水数据和筛选出的精度较高的遥感降水产品驱动SWAT模型进行了径流模拟,以进一步探究遥感降水产品在澜沧江流域的适用性。结果表明：4种遥感降水产品在日尺度上精度都不高,与实测降水的相关系数都低于0.5。从整体看,TRMM 3B42 V7精度最高,月、年尺度下与实测降水的相关系数依次为0.95、0.90,CMORPH CRT精度稍低于TRMM 3B42 V7,其在月、年尺度下与实测降水的相关系数依次为0.89、0.77,TRMM 3B42 RT和PERSIANN精度较差,两者在不同时间尺度下与实测降水的相关系数都较低,基本都维持在0.5以下;径流模拟结果发现TRMM 3B42 V7和CMORPH CRT两种遥感降水产品对流域出口断面日、月径流模拟的能力均不如实测降水,但整体上三者都能够较好地反映出实测径流变化的趋势,三者径流模拟对应的纳西效率系数NS在0.65~0.94范围内;从纳西效率系数NS看,三者对应的数值相差幅度极小,从多年平均径流RE看,三者都表现出低估的情形,但与前两者（低估值在 -4%~-10% 范围内）相比,CMORPH CRT（低估值在 -10%~-20% 范围内）低估的幅度较大;TRMM 3B42 V7在整体上的径流模拟效果优于CMORPH CRT,在澜沧江流域具有更好的径流模拟适用性。     

一个新的分布式水文模型在鄱阳湖赣江流域的验证

考虑同类模型在模拟大尺度流域时存在的一些弱点，开发了基于单元网格，并且结构较为简单、参数数量较少的分布式水文模型WATLAC。为了验证该模型在大尺度流域长时间序列的模拟效果，选取鄱阳湖流域的最大子流域——赣江流域（817万km2）为验证区域。流域的空间非均匀性由单元网格离散并模拟。根据下垫面数据精度，选取4 km×4 km的离散网格尺寸，并应用ArcGIS等软件建立流域网格信息，生成模型输入数据。采用1960~1989年外洲站和峡江站的实测资料对模型进行了验证。率定期（1960~1969年）两水文站日、月和年径流确定性系数在081~093，Ens系数在079~099，年径流统计量相对误差均低于8%；校核期（1970~1989年）两水文站日、月和年径流确定性系数在076~092，Ens系数在075~091，年径流统计量相对误差均低于2%。结果显示，模拟的径流量与实测值吻合良好，模型在赣江流域得到了很好的验证。模型对赣江流域具有较强的适用性，在流域水资源管理中具有较好的应用前景。     

一个新的分布式水文模型在鄱阳湖赣江流域的验证

考虑同类模型在模拟大尺度流域时存在的一些弱点,开发了基于单元网格,并且结构较为简单、参数数量较少的分布式水文模型WATLAC。为了验证该模型在大尺度流域长时间序列的模拟效果,选取鄱阳湖流域的最大子流域--赣江流域（817万km2）为验证区域。流域的空间非均匀性由单元网格离散并模拟。根据下垫面数据精度,选取4 km×4 km的离散网格尺寸,并应用ArcGIS等软件建立流域网格信息,生成模型输入数据。采用1960~1989年外洲站和峡江站的实测资料对模型进行了验证。率定期（1960~1969年）两水文站日、月和年径流确定性系数在081~093,Ens系数在079~099,年径流统计量相对误差均低于8%;校核期（1970~1989年）两水文站日、月和年径流确定性系数在076~092,Ens系数在075~091,年径流统计量相对误差均低于2%。结果显示,模拟的径流量与实测值吻合良好,模型在赣江流域得到了很好的验证。模型对赣江流域具有较强的适用性,在流域水资源管理中具有较好的应用前景。     

赣江源头流域植被变化的水文响应模拟研究

应用2个分布式水文模型（SWAT和Topmodel模型）,对赣江流域的源头--梅江流域20年内的植被变化所造成的生态水文响应做出了模拟研究。根据2个模型不同的特点,设计了不同的模拟方案,使用SWAT模型模拟径流量的变化,Topmodel模型模拟汇流过程的变化。模拟得到的结果是：排除研究时间段内流域气候变化的影响,仅变换流域下垫面的属性,植被的变化对流域水文特征产生了明显影响,在整个梅江流域的范围内,2000年的年径流总量比1987年增加了146%;在其子流域--琴江流域,1995~2000年的7次洪峰峰值径流出现时间比1987年延迟,峰值径流量减少约5%。这说明从上世纪80年代开始在该流域内进行的植树造林和国土整治工作,即江西省“山江湖工程”,对流域的生态健康具有良好的回馈效应。     

负荷历时曲线法在赣江流域TMDL计划中的应用

赣江流域是鄱阳湖水系的第一大流域,由于人口密度大、企业多,使得赣江流域的水环境日趋严重。为此,以赣江流域为对象,选择外洲站点为代表性站点,绘制赣江流域污染物的流量历时曲线和负荷历时曲线;并分析污染物最大日负荷的变化特征,赣江流域各月、各季节和各水情期的污染物最大日负荷波动较大,各时间段的污染物最大日负荷呈负偏态分布;最后比较了赣江流域现状负荷通量和允许负荷通量,发现赣江流域总体水质较好,COD有部分盈余,但NH3 N和TP的现状负荷已接近最大允许负荷,尤其在丰水期,说明面源对赣江流域的NH3 N和TP的贡献较大,赣江流域的污染物控制应以面源控制为主     

水系分形特征对流域径流特性的影响——以赣江中上游流域为例

以赣江流域中上游的8个水文站点所控制的流域为研究对象，以水系分形维数为指标来描述流域水系特征，以Hurst指数为指标来描述流域径流序列复杂性，研究两者之间的关系，并分析流域水系特征、水系变迁对流域旱涝灾害的影响。研究表明，流域水系分维数越高，水系越复杂，其径流深序列Hurst指数则越高，其径流过程则越简单，反之亦然。径流序列的复杂程度在一定程度上可以反映出洪涝干旱灾害发生的可能性，径流越复杂，则洪涝干旱灾害发生可能性越高。因此，一般来说水系分维越高，水系越复杂，则洪涝干旱灾害发生的可能性也就越低。各流域水系分维与径流深序列的关系，可以在一定程度上说明水系变迁对洪涝干旱灾害的影响：在气温、降水、地形、植被等要素变化不大的情况下，水系、河网消亡将增加洪涝灾害和干旱灾害发生的可能性。     

水系分形特征对流域径流特性的影响——以赣江中上游流域为例

以赣江流域中上游的8个水文站点所控制的流域为研究对象,以水系分形维数为指标来描述流域水系特征,以Hurst指数为指标来描述流域径流序列复杂性,研究两者之间的关系,并分析流域水系特征、水系变迁对流域旱涝灾害的影响。研究表明,流域水系分维数越高,水系越复杂,其径流深序列Hurst指数则越高,其径流过程则越简单,反之亦然。径流序列的复杂程度在一定程度上可以反映出洪涝干旱灾害发生的可能性,径流越复杂,则洪涝干旱灾害发生可能性越高。因此,一般来说水系分维越高,水系越复杂,则洪涝干旱灾害发生的可能性也就越低。各流域水系分维与径流深序列的关系,可以在一定程度上说明水系变迁对洪涝干旱灾害的影响：在气温、降水、地形、植被等要素变化不大的情况下,水系、河网消亡将增加洪涝灾害和干旱灾害发生的可能性。     

分布式TOPMODEL模型在清江流域降雨径流模拟中的应用

以清江流域上游为研究区域,探讨TOPMODEL模型在大流域的应用;对比了SRTM和地形图两种DEM数据在流域地形指数计算及降雨径流模拟中的差异,结果表明,虽然不同DEM计算得到的地形指数和模型率定参数存在较大差异,但是模拟效率基本相同,SRTM数据作为全球覆盖的免费高分辨率DEM数据将极大促进TOP-MODEL模型的应用;分析了TOPMODEL模型在大流域中应用存在的局限性,在此基础上,构建了基于子流域的松散耦合的分布式TOPMODEL模型,提出了利用流域实际下垫面数据进行模型参数率定的方法,探讨了子流域划分详细程度对模拟结果的影响,结果表明,分布式TOPMODEL模型充分考虑了流域降雨和下垫面属性空间不均匀性对水文过程的影响,模拟效率高于传统TOPMODEL模型,随着子流域数目的增加,模型在率定期和校验期的效率均呈上升趋势,但是到达一定程度之后,受降雨等输入参数及模型计算误差所限,增加子流域个数不能继续提高模拟效率。     

多源降水数据在长江上游流域比较研究

降水是洪水预报重要的输入因子,是保证洪水预报精度的前提条件。提出一种从站点、子流域以及全流域3种空间尺度上评价水情遥测降水数据精度的方法。采用该方法,以国家气象信息中心公开发布的日降水数据为基准,针对覆盖宜昌-宜宾425 000 km2的377个遥测雨量站降雨数据进行精度评价。在日、月时间尺度上,综合评价了中国长江三峡集团所属的遥测雨量数据精度特征。结果表明,其遥测雨量数据与国家气象信息中心公开发布的日降水数据,具有较高的相关度,相关指标R2到达0.81。部分数据受到地形以及站点位置差异等因素的影响,存在一定差异。这些差异为雨量站的调整和补充提供重要依据。为验证其他遥测站网的降水数据精度提供了范例,利用该方法,可对运行多年的遥测雨量站网进行评价,也可开展多源降水融合相关工作,提高地面遥测降水数据的代表性和准确性。     

流域核心-边缘结构模式探讨——以赣江流域为例

流域作为区域经济中的重要地域单元,其总体空间结构规律却一直没有得到系统的归纳与总结。在介绍与评价施坚雅流域核心 边缘结构模式的基础上,对赣江流域空间结构特征与历史演化过程进行了较为深入的实证分析。结果表明,赣江流域可分为核心区、过渡区、边缘区,体现出明显的核心 边缘空间结构特征;山、江、湖,作为构成赣江流域的三大要素,其间存在着内在的时空耦合关系。具体而言,赣江流域最大的河流赣江纵贯流域南北,注入全国最大的淡水湖——鄱阳湖,成为连结上游山区和下游湖区的纽带,山、江、湖彼此相连,息息相关,构成一个互相关联、互为依托的生态大系统。因此,有必要将山江湖作为一个有机整体,不论在生态环境治理上,资源综合开发上,还是在工农业发展布局上,都应统筹兼顾,合理安排,进行全面的、有步骤的综合开发治理和建设。     

基于TRMM卫星资料揭示的长江流域梅雨季节降水日变化

利用1998~2013年热带测雨卫星TRMM 3B42降水率资料以及NCEP/CFSR温度场、气压场和风场等再分析格点资料等,从气候学角度揭示了长江流域梅雨季节降水和对流的日变化特征,探讨了典型和非典型梅雨锋年降水日变化差异,分析了大气环境场要素的日变化特征及其对降水和对流日变化影响。结果表明:(1)强降水在夜间发生在长江上游,白天发生在长江中下游。降水日变化特征显著,长江上游、盆地以东的中游以及中下游的沿江以南地区降水日峰值分别出现在午夜、清晨08时以及傍晚17时。沿江以北地区降水表现出半日循环,具有08时和17时两个峰值,午后峰值明显强于清晨。(2)长江中游地区降水日位相较上游地区延迟约6 h,下游地区日位相进一步向后推移,同时下游地区降水强度和范围明显强于上游,降水日较差也更明显。(3)典型梅雨锋年和近15年梅雨季节平均的降水日变化分布特征较为一致,非典型梅雨锋年较前两者日峰值出现时间明显提前。(4)短时强降水和深对流有较好的对应关系,白天高发区位于长江下游,夜间位于上游。(5)大气温压场在梅雨锋两侧显著的日变化差异使梅雨锋强度和结构在昼夜形成了差异,并使低层风场的辐合位置产生了日变化,这些大气环境场的日变化最终导致了梅雨期对流和降水的日变化。     

基于DEM的分布式水文模型在清江流域的应用

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型相比,其优点是模型结构简单、参数较少、物理过程明确,而且能够模拟流域土壤含水量和径流量的空间分布。     

基于随机效用理论的赣江流域生态补偿支付意愿研究

研究生态补偿的支付意愿及影响因素可为建立和实施流域生态补偿机制提供决策依据。在随机效用理论框架下采用条件价值评估法和有序Logistic模型分析了赣江流域居民的生态补偿支付意愿及其影响因素,并着重研究了心理距离、心理所有权对支付意愿的影响,引入区位和类别虚拟变量对比分析了异质性支付意愿产生的原因。通过对赣江流域593份样本数据的分析发现,居民感觉河流离自己越远,则其支付河流生态服务价值的意愿越低;居民对河流的心理所有权越强烈,则其支付河流生态服务价值的意愿越高;对水质满意度较低、对环保部门的信任度较高是下游居民支付意愿偏高的主要原因;与赣江的心理距离较远,对环保部门的信任度较低是抗议性响应群体支付意愿偏低的主要原因。研究得到的政策启示在于政策制定者在设计生态补偿制度时应该重视居民支付决策的心理机制,因人因地选择不同的政策工具。从心理上缩短人与河流的距离,提升居民对河流的占有感,都有助于提高赣江流域居民的生态补偿支付意愿。     

1960~2010年长江流域极端降水的时空演变及未来趋势

本文采用长江流域内分布较均匀、无缺测站点的1960~2010年逐日降水资料,借助趋势和突变分析、R/S分析和水文频率分析等方法,研究该流域极端降水的时空演变特征和未来趋势。结果表明：（1）长江流域区域平均气候平均降水量（PAV）、简单日降水强度（PINT）、强降水贡献率（PQ95）、强降水阈值（PF95）、最大1日-10日降水量（PX1D-PX10D）基本均呈上升趋势,中下游各极端降水指数均大于上游,同时,中下游的各指数年际变化比上游更剧烈。（2）PAV与PF95的空间分布类似,但前者在流域中部地区下降、两侧上升,而后者为中部上升、两侧下降;PINT与PQ95的空间分布相似,均为大部分地区呈上升趋势,仅西北部下降。PX1D-PX10D总体上以上升为主,但随着持续时间的增长,下降的区域有明显的扩大,而上升的区域有明显的缩小。（3）未来长江流域极端降水将以现有趋势继续发展,并将以上升趋势为主,流域洪涝灾害风险加大。（4）遂宁站PX1D、安化站PX10D极端降水的频率分析表明,直接采用整体数据计算设计降水量会使结果偏于不安全,对于较长重现期的设计降水表现更显著,因此对于极端降水量发生显著变化的情况需要深入研究,探讨更好的设计降水估计方法。     

经验正交函数方法和TRMM数据对长江流域降水模式与极端水文过程的研究

气候变化加剧了极端天气和水文事件的发生,降水是区域干旱与洪水事件最直接驱动因素。以TRMM/PR月累积降水反演遥感数据为基础,利用经验正交函数EOF（Empirical Orthogonal Function）方法对长江流域降水时空变化模式进行提取,并对比分析了主要模式振幅强弱与极端水文事件的对应关系。结果表明在流域尺度上EOF方法及TRMM/PR数据可以较好地识别降水主要模式,通过时空尺度变换成功揭示主要降水模式强弱与流域极端水文事件的对应关系。鉴于日益丰富的巨量水文气象时空数据,EOF方法在模式提取、水文模拟、极端事件预估及灾害适应性研究等方面具有应用潜力     

基于单元格网的STREAM分布式水文模型及其应用——以太湖上游西苕溪流域为例

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年模型验证期，月径流量的确定性系数为075，年径流量的确定性系数为082，各年平均相对误差为95％。研究证实模型有较强的预测能力，在流域管理与决策中具有较好的应用前景。     

数理模型在流域水环境评估中的应用综述

水资源的开发与保护日益受到国内外广泛的重视，把传统的力学，数学及计算机领域的最新科技成果引入到本领域来进行学科交叉，是水资源开发与保护工作者的职业义务。首先介绍了环境流体力学的研究内容与研究方法，而后对湍流流体力学的发展进行了回顾，并从普通的湍流流体力学出发，结合河流流体力学及环境流体力学，概括地阐述了河流流体力学及环境流体力学的特征，研究中应解决的主要问题及其在长江流域水环境评估中的应用现状。而后，介绍了目前环境流体力学中运用较广的几种方法及较复杂边界的处理方法。最后，介绍了几种目前在水环境评估领域运用较多的近区模拟模型与远区模拟模型和近场，远场区分所带来的问题。     

1961~2010年大渡河流域极端降水事件变化特征

基于大渡河流域1961~2010年逐日降水数据资料,运用Mann-Kendall非参数检验、Morlet小波分析法,分析了近50a来大渡河流域极端降水事件的时空变化特征。结果表明,大渡河流域的极端降水指数均呈现出相对稳定的波动增加;多年平均值均呈现出由西北向东南方向逐渐增多的分布特征,变化趋势的空间分布存在着区域差异:除强降水日数外,其他极端降水指数均呈现下游增加,上游减小的变化趋势,大渡河流域极端降水与年降水量变化趋势密切相关。大渡河流域各指数突变特征不一致,1d、5d最大降水量突变年集中在1974~1976年前后;强降水日数、极端降水量及极端强降水日数发生突变的年份分别为1984年、1979年及1977年,且突变后呈现明显的增大趋势。大渡河流域极端降水指数周期特征较复杂,但普遍存在5~10a的年际振荡周期和20~25a的年代际振荡周期,且25a是最强的主周期。