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新安江模型敏感参数动态变化规律研究

河海大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 1-6页

作者：石朋丁松司伟瞿思敏吴洪石肖豪陆美霞戈晓斌河海大学水文水资源学院江苏南京210098 河海大学水安全与水科学协同创新中心江苏南京210098 赣江下游水文水资源监测中心江西宜春336028

为了提高新安江模型在变化环境下的模拟精度,揭示模型参数动态变化规律,以淮河上游大坡岭流域为研究区构建分布式新安江模型,采用Spearman相关系数对比分析了模型敏感参数(KC、SM和CS)动态变化与环境因子(降水、气温和归一化植被指数)... 详细信息

为了提高新安江模型在变化环境下的模拟精度,揭示模型参数动态变化规律,以淮河上游大坡岭流域为研究区构建分布式新安江模型,采用Spearman相关系数对比分析了模型敏感参数(KC、SM和CS)动态变化与环境因子(降水、气温和归一化植被指数)的变化关系,并建立了回归方程用于未来参数计算。结果表明:参数KC和SM的动态变化反映了研究区域的降水、气温和植被条件变化,而参数CS的动态变化仅反映了年降水总量变化;相较于静态参数,动态参数的模拟结果精度显著提高,径流深相对误差均值从21.3%降低到9.1%,纳什效率系数均值从0.75提高到0.81,动态参数比静态参数更适用于当前变化的环境。

关键词：新安江模型变化环境动态参数相关性分析大坡岭流域淮河上游

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长江源区径流变化及其影响因素探讨

长江科学院院报 2024年第2期41卷 1-6页

作者：邵骏长江水利委员会水文局长江水文水资源分析研究中心武汉430010 长江水利委员会水文局西南诸河水文水资源勘测局昆明650051

长江源区对气候变化的响应较为敏感,其河川径流也随之产生了明显的变化。根据长江源区直门达水文站及长江源区5个气象站1960—2022年实测水文气象资料,分析长江源区年径流和季节性径流变化规律。利用相关分析、交叉小波变换及主成分分析... 详细信息

长江源区对气候变化的响应较为敏感,其河川径流也随之产生了明显的变化。根据长江源区直门达水文站及长江源区5个气象站1960—2022年实测水文气象资料,分析长江源区年径流和季节性径流变化规律。利用相关分析、交叉小波变换及主成分分析法,分析径流变化与主要气象要素之间的关联性。研究结果表明,近63 a来直门达站年径流呈现显著上升的趋势,尤其是近20 a径流大幅度增加。1960—2000年期间,长江源区各季节性径流变化趋势较为平稳。2000—2022年期间,各季节性径流均呈现出增加的态势并延续至今。对直门达站径流影响最为密切的气象要素主要为降水、气温、相对湿度等。

关键词：径流相关分析交叉小波变换主成分分析长江源区

水闸运行对河流中氮污染物迁移转化与降解机制的影响

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节水灌溉 2024年第7期 75-79,87页

作者：程启亮刘娜栗泽超任焕莲王洪浩晋华长治市水文水资源勘测站山西长治046011 山西省水文水资源勘测局太原030001 太原理工大学水利科学与工程学院太原030024

近年来,氮素超标严重影响了河流水环境质量,造成水质恶化与水体富营养化,已经成为我国河流的主要水污染问题。水闸升降引起的河流水动力条件变化会对河流中不同形态氮素的迁移转化产生影响,进而影响不同形态氮素的降解系数。以山西省丹... 详细信息

近年来,氮素超标严重影响了河流水环境质量,造成水质恶化与水体富营养化,已经成为我国河流的主要水污染问题。水闸升降引起的河流水动力条件变化会对河流中不同形态氮素的迁移转化产生影响,进而影响不同形态氮素的降解系数。以山西省丹河为研究对象,探究水闸运行下氮污染物的迁移转化与降解机制。研究成果表明,NH_(4)^(+)-N降解系数与河流流速相关性显著,线性回归方程为:K(NH_(4)^(+)-N)=5.894 v-1.753(R=0.867,p<0.001);NO_(3)^(-)-N、NO_(2)^(-)-N和TN的降解系数均与河流流速的相关性不显著。顺直河段开闸放水期间,NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、NO_(2)^(-)-N和TN的降解系数比闸门关闭期间高出0.37 d^(-1)、0.43 d^(-1)、0.24 d^(-1)、0.72 d^(-1);弯曲河段开闸放水期间,NH_(4)^(+)-N的降解系数比闸门关闭期间减少0.4 d^(-1),NO_(3)^(-)-N、NO_(2)^(-)-N、TN的降解系数比闸门关闭期间高出0.67 d^(-1)、0.42 d^(-1)、0.87 d^(-1)。开闸放水和闸门关闭时,NH_(4)^(+)-N浓度在河流行进过程中表现为在顺直河段减小,弯曲河段增大;NO_(3)^(-)-N浓度和总无机氮浓度则在顺直和弯曲河段都不断减少;开闸放水较水闸关闭状态,河流在行进过程中总无机氮浓度下降更快,有利于无机氮的去除。研究成果有助于揭示水闸运行下河流的脱氮机理,可以通过优化水闸运行,提高河流氮污染物降解系数。

关键词：水闸运行降解系数氮顺直河段弯曲河段河流流速

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基于陆气耦合模型的浙江省区域干旱过程预报分析

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人民长江 2024年第9期55卷 141-148页

作者：邱超刘茜元吴志勇何海许波刘李源浙江省水文管理中心浙江杭州310009 河海大学水文水资源学院江苏南京210098

干旱及其准确预报一直是水文气象领域研究的重难点问题。为探索准确可行的干旱预报方法,基于VIC模型与欧洲中期数值天气预报中心(ECMWF)预报气象数据建立的陆气耦合干旱预报模型,计算监测与预报土壤含水量,分析土壤含水量距平指数(SMAPI... 详细信息

干旱及其准确预报一直是水文气象领域研究的重难点问题。为探索准确可行的干旱预报方法,基于VIC模型与欧洲中期数值天气预报中心(ECMWF)预报气象数据建立的陆气耦合干旱预报模型,计算监测与预报土壤含水量,分析土壤含水量距平指数(SMAPI)的时空分布特征,在此基础上评估耦合模型对浙江省干旱的预报能力。结果表明:①从预见期来看,0~11 d预见期的SMAPI预报值与监测值在绝对误差、RMSE和R值上表现较好,即模型在旬尺度上预报效果最佳;②该模型的旬尺度预报可以在时间变化过程上准确把握未来干旱的发展趋势,在空间预报上与监测的SMAPI值网格分布一致性可达90%以上;③模型对浙江省西北少雨平原区预报性能更佳,且对土壤含水量变化较剧烈地区的旱情预报趋势描述更好。研究成果可为浙江省干旱灾害防范预警提供科技支撑。

关键词：干旱预测土壤含水量陆气耦合模型 VIC模型浙江省

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商南县县河洪水分析与计算浅析

内蒙古水利 2024年第7期 76-77+89页

作者：张硕彦秦延安党宪军延安水文水资源勘测中心陕西省水文水资源勘测中心

文章以商南县县河为例，基于商南县城基本概况，在分析县河暴雨洪水特性和参证站武关水文站设计洪水选择基础上，采用水文比拟法、汇水面积相关法、综合参数法、推理公式法，对县河城区段20年一遇洪峰以及各支沟洪水汇流进行了计算探讨... 详细信息

文章以商南县县河为例，基于商南县城基本概况，在分析县河暴雨洪水特性和参证站武关水文站设计洪水选择基础上，采用水文比拟法、汇水面积相关法、综合参数法、推理公式法，对县河城区段20年一遇洪峰以及各支沟洪水汇流进行了计算探讨，提出采用推理公式法计算结果，县河商南城区段20年一遇洪峰设防标准为447 m3/s,其计算方法可供秦岭山区情况相近河流进行借鉴。

关键词：商南县河武关河洪水计算

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基于图神经网络的地下水位动态模拟模型

水文 2024年

作者：许明家孙龙李爽鲁程鹏水利部信息中心河海大学水文水资源学院

地下水位的模拟精度在可持续的地下水资源利用和管理中起着重要的作用。机器学习方法可以捕获输入变量和目标变量之间的非线性关系，在地下水位模拟中得到了广泛的应用。然而，传统的机器学习方法没有考虑站与站之间的空间关系。本文使... 详细信息

地下水位的模拟精度在可持续的地下水资源利用和管理中起着重要的作用。机器学习方法可以捕获输入变量和目标变量之间的非线性关系，在地下水位模拟中得到了广泛的应用。然而，传统的机器学习方法没有考虑站与站之间的空间关系。本文使用图神经网络（GNN）模拟地下水位动态变化，以地下水水位监测站为节点，通过邻接矩阵连接节点；选择河北省典型漏斗区的监测数据对模型进行应用和评价。与三个对照模型：随机森林（RF）、支持向量机（SVR）和多层感知机（MLP）相比，所提出的模型在所定义的评估指标方面均表现更好。此外，所提出的模型可同时模拟建模系统中所有监测站的地下水位变化，相比单站模型具有更高的数据利用率。

关键词：地下水位模拟图神经网络非平稳时间序列

沿海中小河流域地表-地下水库联合调控洪水资源利用研究:Ⅰ.方法与模型

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水资源保护 2024年第1期40卷 79-85,126页

作者：王坤王宗志白莹刘群程亮杜慧华刘克琳丁启南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029 山东省水文中心山东济南250002

针对沿海中小河流域地表-地下水库复杂工程系统,因缺少联合调控方法而导致洪水资源利用难的问题,解析地表-地下水库系统结构与功能,定量模拟地表水库调度、闸坝调控下河流和地下水动力过程,并利用智能替代模型提升水动力过程计算速度;... 详细信息

针对沿海中小河流域地表-地下水库复杂工程系统,因缺少联合调控方法而导致洪水资源利用难的问题,解析地表-地下水库系统结构与功能,定量模拟地表水库调度、闸坝调控下河流和地下水动力过程,并利用智能替代模型提升水动力过程计算速度;在此基础上通过研发时/日/月多时间尺度模型耦合嵌套方法,构建了兼顾计算精度与效率的地表-地下水库联合调控模型。该模型实现了洪水、地表-地下水相互作用和供水等时间尺度差异明显的调节过程的统一调配,可为沿海中小河流域洪水资源利用提供新思路与技术支撑。

关键词：洪水资源利用地表-地下水库系统联合调控多时间尺度嵌套模型沿海中小河流域

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基于多维Copula函数的澜沧江-湄公河流域气象干旱特征分析

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水资源保护 2024年第1期40卷 52-59页

作者：李琼芳方凯悦韩幸烨邹振华陈启慧尹瑞琪林雍权河海大学水文水资源学院江苏南京210098 河海大学长江保护与绿色发展研究院江苏南京210098 长江水利委员会水文局长江中游水文水资源勘测局湖北武汉430012

为全面揭示变化环境下澜湄流域多维气象干旱特征,采用标准化降水蒸散指数SPEI表征流域气象干旱,基于游程理论分别提取澜沧江段和湄公河段上、中、下游流域1901—1960年和1961—2021年两个时段的干旱事件,利用Copula函数分别构建两个时... 详细信息

为全面揭示变化环境下澜湄流域多维气象干旱特征,采用标准化降水蒸散指数SPEI表征流域气象干旱,基于游程理论分别提取澜沧江段和湄公河段上、中、下游流域1901—1960年和1961—2021年两个时段的干旱事件,利用Copula函数分别构建两个时段不同子流域二维和三维干旱特征变量联合分布,计算不同干旱特征变量组合条件下的干旱联合发生概率,对比分析不同子流域多维气象干旱特征的时空变化。结果表明:时间上,1961—2021年各子流域平均干旱程度均较1901—1960年更严峻,尤其是极端干旱事件(单变量累积频率为25%、50%)的多维干旱联合发生概率增幅最大;空间上,1961—2021年,随着干旱历时、烈度和烈度峰值的增加,“或”情况下多维干旱联合发生概率最高值区自北向南转移,“且”情况下多维干旱联合发生概率最高值区自南向北转移。

关键词：气象干旱游程理论联合发生概率 Copula函数澜沧江-湄公河流域

海河“23.7”流域性特大洪水复盘模拟研究

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河海大学学报(自然科学版) 2024年

作者：李致家张心愿白云鹏黄鹏年南京信息工程大学水文与水资源工程学院河海大学水文水资源学院河北省水文勘测研究中心水利部水文气象灾害机理与预警重点实验室

2023年7月28日—8月2日，受台风“杜苏芮”影响，海河流域出现极端暴雨事件，导致海河“23.7”流域性特大洪水，有22条河流发生超警戒以上洪水，8条河流发生有实测资料以来最大洪水。为支撑海河流域特大洪水的决策及预报预警工作，本研... 详细信息

2023年7月28日—8月2日，受台风“杜苏芮”影响，海河流域出现极端暴雨事件，导致海河“23.7”流域性特大洪水，有22条河流发生超警戒以上洪水，8条河流发生有实测资料以来最大洪水。为支撑海河流域特大洪水的决策及预报预警工作，本研究基于新安江-海河模型，利用实测资料，对位于发生特大洪水的大清河的2个典型小流域——紫荆关流域和漫水河流域开展了洪水模拟工作。分别选取紫荆关流域1996—2020年5场洪水、漫水河流域1953—2016年8场洪水进行参数率定，以“23.7”流域性特大洪水作为验证，模拟结果显示两个小流域洪峰、洪量模拟的相对误差均在20%以内，峰现时间误差均为0h，新安江-海河模型对此次特大洪水的模拟效果很好；经模型间对比发现，相较于受人类活动影响小的紫荆关流域，在受人类活动影响更大的漫水河流域，新安江-海河模型的模拟效果较新安江模型的模拟效果提升更为明显。结果表明，本次构建的流域水文模型模拟精度较高，模拟结果与实测结果吻合较好，可反映实际洪水过程，为海河流域洪水预报预警工作提供支撑。

关键词：海河“23.7”流域性特大洪水极端降水新安江-海河模型洪水预报水文模型