基于模型评估的生物滞留带效能及参数评价

基于低影响开发(LID)理念,选取南宁市某生物滞留设施,采用水文模型法评价了该生物滞留设施对径流的消纳效果及影响因素,并分析了相关参数的敏感程度,以及单因素、多因素条件下参数变化与径流控制率的关系。结果表明:水文模型可以较为客观地评价海绵设施径流消纳效果,生物滞留设施对于较小降雨量具有较好的控制效果,但随着降雨强度增加,径流的控制效果下降迅速。同时明确了不同参数条件对该海绵设施效果的影响,模型法在海绵设施建设评价和设计中具有重要作用。     

水文变异条件下潦河生态流量计算研究

气候变化和高强度人类活动改变了流域的自然水文循环过程,导致水文序列出现变异,严重影响了流域水文生态系统的稳定性.目前,基于水文变异条件下的河道内生态流量计算已成为当前变化环境下生态水文学研究的热点问题之一.以江西鄱阳湖西北部的潦河为例,采用水文时间序列变异检验方法分析径流变异性及成因,应用水文模型对水文变异后的径流进行还原,以Kolmogorov-Smirnov（K-S）、Anderson Darling（A-D）和概率点据相关系数（PPCC）3种检验法确定月径流的最优概率分布函数,进而提出水文变异条件下最适宜的潦河生态流量计算方法.结果表明:①潦河万家埠站径流在1972年发生水文变异,突变点后流域年径流增加了12%,降水量的增加和蒸发量的减少是其主要驱动要素.②采用分布式时变增益模型（DTVGM）对径流进行还原,率定期和验证期的相关系数和Nash-Sutchliffe效率系数均大于0.78,径流模拟值和实测值拟合程度较高,表明基于DTVGM进行径流还原是可行的.③基于还原后的径流,对5种概率分布函数进行拟合优度综合检验,确定逐月最优分布函数,并估算月河道生态流量.与Tennant法、最枯月平均流量法、7Q10法等方法比较,基于最优分布函数的生态流量结果更具确定性与合理性.在气候变化和人类活动引起径流变异的背景下,考虑水文变异的河道内生态需水计算方法能够更科学地体现水文变异对生态需水过程的影响,研究结果可为潦河流域水生态保护和水资源管理提供数据支撑,也可为变化环境下水资源规划和配置提供科学依据.      

城市地表径流污染物浓度数学模型的建立及验证

针对目前描述城市地表径流污染物排放过程的数学模型不能完全适用于不同降雨过程的情况,本研究建立了一个全新的P/r模型.P/r模型以地表沉积物量(P)与降雨强度(r)的比值为主要参数,描述了降雨过程产生的地表径流中污染物的排放规律.基于对发生在陕西省西安市的3场降雨事件的实测数据的模拟,本研究建立的P/r模型的预测值与实测值的归一化目标函数、相关系数和相关指数均优于Sartor-Boyd冲刷模型.根据对P/r模型进行的不确定性分析,当Nash-Sutcliffe效率系数为0.46时,采用P/r模型对陕西省西安市地表径流中的污染物浓度进行模拟时应采用的最大比浓度常数(Km)和径流冲刷能力半饱和常数(KS)的取值范围分别为0.65~1.35 kg·min·L-1和0.16~0.22kg·min·mm-1·L-1.P/r模型的预测带平均相对宽度(ARIL)为1.21,预测带对实测值的覆盖度为67%.Sartor-Boyd冲刷模型对具有地表径流初期冲刷效应且降雨强度波动较小的降雨事件的模拟结果较好,但对于不具有地表径流初期冲刷效应的降雨事件、间歇性降雨事件及降雨强度波动较大的降雨事件并不适用.本研究建立的P/r模型的适用范围广泛,对于上述Sartor-Boyd冲刷模型不能适用的降雨事件均可适用.与Sartor-Boyd冲刷模型相比,P/r模型能够更好的描述城市地表径流的污染物排放规律.P/r模型的提出能够进一步推动地表径流排污过程数学模型的发展.     

基于DEM的分布式水文模型研究综述

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     

高速公路降雨径流污染控制措施研究进展

随着高速公路的快速发展,路面降雨径流污染引起了越来越多的关注。文章结合近年来国内外路面径流污染控制措施研究进展,从工程和非工程措施两方面分析了国内外目前高速公路路面降雨径流污染治理措施的特点和适用条件,并提出了进一步研究的建议,为相关方面的研究和工程提供借鉴。     

基于DEM数据的HEC-HMS和Vflo降雨特征模拟对比研究——以北京密云区为例

选用密云地区30 m和90 m DEM数据并运用ArcGIS软件提取该地区DEM数据的水文地理信息,通过分析水文模型HEC-HMS、EPASWMM和Vflo后选择应用HEC-HMS和Vflo模型对该地区降雨进行分析.同时,统计分析密云地区过去30年(1989—2018年)的降雨数据,并结合研究区水文情况,基于密云地区普通降雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨的降雨数据选用HEC-HMS和Vflo软件进行水文模拟.结果表明,HEC-HMS和Vflo软件可有效地模拟密云地区的降雨情况.HEC-HMS和Vflo软件输出的仿真结果很好,仿真模型的确定系数均大于0.82.分析HEC-HMS软件输出的普通降雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨的降雨强度及其它参数,发现降雨强度越小模拟结果越接近实际数值,基于Vflo水文模拟软件也有相同结果.这同时也说明在对暴雨、大暴雨和特大暴雨进行水文模拟时需要开发或优化相应软件来满足实际需求,最终为生态系统建设提供一定的研究基础.     

基于WARMF模型的杭埠-丰乐河流域水文模拟研究

研究了WARMF模型在杭埠-丰乐河流域(巢湖流域最大支流)的水文模拟适应性能并进行了流域水文系统分析.利用AVSWAT2000模型将流域划分为37个子流域,利用流域地貌-土壤分布对应关系、土壤剖面结构、地下水位埋深等条件,确定了子流域的平面分组与剖面土层结构,较大程度上降低了流域模型参数校准的难度与不确定性.利用2000～2003年的水文观测数据,在参数灵敏度分析基础上,对模型水文参数进行了校准与检验.结果表明,WARMF在研究区具有较好的适应性能.WARMF模型与AVSWAT2000模型的水文模拟结果对比表明,WARMF模型具有更好的日拟合性能.基于模型的模拟结果,在空间尺度上定量分析了流域从降水开始到入湖的水循环过程,在时间尺度上分析了年内降雨、径流的分布及其对应关系.流域概化、模型的校准与检验以及流域水文时空变化的系统分析方法等对流域水文、环境的模拟研究与系统分析具有探索意义.     

城市雨洪径流模型研究进展

近年来中国城市暴雨引发频繁内涝灾害,降雨径流成为水体污染重要因素。采用数学模型模拟地表径流过程对城市内涝和径流污染物的高效控制具有重要意义。基于城市雨洪径流模型的研究现状和应用实例,选择SWMM、HSPF、Infoworks CS、SLAMM 4个应用较广而侧重不同的国外城市雨洪径流模型进行介绍,归纳模型基本概念和原理,比较主要用途和适用条件,并分析各自的特点及国内外研究进展。同时指出现有城市雨洪径流模型的不足之处,对其发展趋势进行展望。     

基于“海绵城市”理念的透水铺装系统的研究进展

近年来,城市内涝和非点源污染得到高度关注。透水铺装系统是基于"海绵城市"理念的一种重要的源控制技术,可以有效的减少洪峰流量、防治城市内涝现象、净化雨水径流污染。已被广泛应用于公园、停车场、人行道、广场、轻载道路等。通过总结国内外相关文献资料,重点介绍透水铺装系统在雨水径流水文特性和水质净化方面的研究现状和行业趋势,并对日后研究方向和未来行业领域的发展提出建议,对透水铺装系统的进一步深入研究具有积极意义。     

基于水量平衡法中小水库洪水位预报模型研究

根据中小水库洪水特点,以蓄满产流理论为依据,提出了水量平衡法预报中小水库洪水位的原理与方法,通过对昭通市中小流域水文资料的整理和分析,选用了降水与洪水过程较为完整的铜锣坝、罗汉坪、胡家山、小海子的水文观测资料,进行场次洪水总量计算,最终得出径流深及雨洪(径流)系数,并将降雨量-径流深关系曲线与水库水位-库容曲线相结合,构建了水量平衡法中小水库洪水位预报模型,并用于指导实践。此模型简单、实用,值得推广应用。     

气候变化及人类活动对地表径流改变的贡献率及其量化方法研究进展

地表径流的变化受气候变化和人类活动的双重驱动力作用,定量评估气候变化及人类活动对地表径流变化的影响对水资源管理具有重大意义。论文以水文循环过程为主线,分过程阐述气候变化及人类活动影响地表径流发生变化的机制机理,对各种量化二者对地表径流变化贡献率的方法进行比较,然后分析全球部分流域气候变化和人类活动对地表径流变化影响的差异。研究结果表明：1）气候变化和人类活动参与水文循环的各个过程之中,不同水文过程中气候变化和人类活动影响地表径流变化的途径不同;2）不同量化方法的适用范围和条件不同,不同方法对同一流域的研究结果可能不一致;3）全球不同流域间气候变化和人类活动对地表径流变化贡献率存在明显区域差异。现阶段,综合多种突变检验方法有利于提高识别地表径流突变点的准确率;消除干扰因素（如气象水文等数据选取、模型方法参数设置和方法本身不确定性）有利于提高同一流域不同量化方法评估结果的一致性;如何更好地耦合基于物理的水文模型方法和基于数学的经验统计方法来量化二者对地表径流变化的贡献率是未来研究的重点。     

东莞不同下垫面降雨径流污染输移规律研究

基于同沙水库集水区代表性功能区降雨径流水量、水质的监测,评价分析了东莞降雨径流污染输出过程、污染状况及初始冲刷效应等污染特征,根据径流污染负荷分配规律探讨了初期雨水截留参考标准,并应用主成分分析得出影响降雨径流污染负荷的主要因素.研究结果表明,同沙水库集水区降雨径流污染浓度值接近典型生活污水的浓度值,污染负荷较高,对同沙水库水质有严重的影响.降雨径流污染输出有较显著的时间特征且受降雨特征因素的影响,存在中等的初期冲刷效应.影响污染负荷的主因子是最大雨强、雨前干期长度、不透水率.采用FF40作为初期径流截留参考值,截留初期40%的径流比截留整场降雨径流更为经济、有效.     

城市降雨径流污染控制与管理模式

介绍了城市雨水径流最佳管理模式国内外研究现状,以北京城区的研究为基础,探讨适合我国城市降雨径流污染控制与管理模式框架,突出强调技术措施和非技术措施相结合、总量控制和源头控制的技术路线和体系,展望了我国径流污染控制的方向。     

流域综合水质模型的研究

根据中小流域的水文特点和实际要求，建立了流域综合水质模型，即河流水质模型、水库水质统计模型、输入响应模型、富营养化模型和非点源污染模型５个子模型。并对河流水质模型加以改进，增加了模拟ＣＯＤ和底泥泛起功能。完成了保护水源地的决策性水质模型。模拟和计算了流域内农业生产和污灌等造成的非点源污染随降雨径流进入水体的过程。     

百年一遇大旱后城区降雨径流污染时空差异与可生化性

2009年入秋至2010年春,中国西南地区发生了百年一遇的特大旱灾。为探讨百年一遇大旱后城市降雨径流污染特性,对昆明市典型交通干道路面及屋面进行了三次降雨径流监测,研究了百年一遇大旱后的昆明城区降雨径流污染时空差异与可生化性并同其他城市做了比较。结果表明,径流污染物浓度基本上并未随降雨时间表现出明显的下降趋势。大旱后首场降雨形成的地表径流污染最严重,次日降雨的最轻,路面污染显著高于屋面污染。总体上径流的可生化性较差,不宜用生物法进行处理。同国内外部分城市与2007年调查的昆明比较发现,大旱后的昆明城区屋面和路面径流污染较严重。     

城市雨水径流热污染特征、负荷评估及其控制对策研究进展

目前我国关于城市雨水径流污染的研究大多集中于SS、COD、TN、TP、重金属、难降解有机物等污染物,而对于雨水径流热污染问题尚缺乏系统研究。城市雨水径流热污染不仅会导致水体溶解氧浓度降低,还会危及冷水性鱼类等水生生物的生存,进而破坏整个水生态系统的平衡。通过综述国内外城市雨水径流热污染研究进展,系统分析了城市雨水径流热污染来源及主要影响因素、城市雨水径流热污染机理和冲刷规律、城市雨水径流热污染负荷评估模型及方法比较、城市雨水径流热污染控制对策等,并提出了我国今后在雨水径流热污染方面的发展方向,以期为城市雨水径流热污染控制和土地可持续开发提供科学依据。     

基于改进新安江模型的岩溶地区径流过程模拟——以庙沟岩溶流域为例

为改善新安江模型对岩溶地区径流过程的模拟效果,根据岩溶地区降雨集中灌入补给的特点,对原始新安江模型结构进行了改进,定义降雨分配系数φ用来描述部分降雨通过管道转化为自由水,直接参与水源划分,并在前人研究的基础上,根据岩溶管道含水介质与裂隙含水介质径流过程的差异,采用快速地下径流水箱和慢速地下径流水箱分别描述地下径流(RG)中的快速径流部分和慢速径流部分。通过将改进的新安江模型应用于庙沟岩溶流域径流过程的模拟,结果表明:2014年3月1日—2014年12月1日期间,原始新安江模型模拟结果的平均确定性系数为0.592,改进的新安江模型模拟结果的平均确定性系数为0.901,且改进后新安江模型对单次洪水过程的模拟效果更好,模拟精度最高可达0.993;改进的新安江模型模拟精度随着参数φ值的增大逐渐增高,当参数φ值为0.61时,模型模拟效果最优;参数φ提高了岩溶地区径流对降雨的敏感度,该参数敏感性较强。     

降雨面源污染及其模型研究近况

本文以降雨产生的面源污染为讨论对象，介绍了国内外开展的涉及面源污染预测的流域水文特征，泥沙流失，污染物输出等模型，以及国内外综合面源污染模型的研究近况，并讨论了模型参数的选择及面源模型的最新研究进展。     

我国城市降雨径流污染控制模式探讨

随着城市的发展与点源污染控制的不断完善,城市降雨径流污染日益突出,对城市水体构成严重威胁,必须得到有效的控制。对国内外城市降雨径流污染控制模式进行了比较,并结合我国的实际情况,首次提出了双重控制模式,以期为我国城市降雨径流污染的控制与决策提供参考和借鉴。     

SWMM模型应用于城市住宅区非点源污染负荷模拟计算

以温州市典型住宅区非点源污染为对象,基于SWMM(storm water management model)模型的模拟机理,借鉴国内外相关研究的模型参数,结合降雨径流实测数据率定模型参数,将模型"本地化",构建了基于SWMM模型的研究区非点源污染负荷计算模型,并设计了4种不同降雨情景,分析在不同降雨条件下研究区非点源污染固体悬浮物(TSS)、CODCr、TN和TP的污染负荷量及其累积变化过程.结果表明,构建的SWMM模型的模拟值可以较好地与实测值相吻合,4种污染物模拟的相对误差均小于10%.在设计的4种降雨情景下:①污染物浓度峰值出现在降雨30～40 min内,降雨强度越大,出现浓度峰值的时间越早;②高强度降雨较低强度降雨可对受纳水体造成更大的污染.