第一篇第六章水文模型评估

新安江流域水文模型

2新安江流域水文模型 60年代初，河海大学(原华东水利学院)水文系赵人俊等开始研究蓄满产流模型，配合一定的汇流计算，将模型应用于水文预报和水文设计。1973年，他们在对新安江水库做入库流量预报的工作中，把他们的经验归纳成一个完整的降雨径流流域模型——新安江模型。模型可用于湿润地区和半湿润地区的湿润季节径流模拟和计算。最初的新安江模型为两水源模型，只能模拟地表径流和地下径流。80年代初期，模型研制者将萨克拉门托模型与水箱模型中，用线性水库函数划分水源的概念引入新安江模型，提出了三水源新安江模型，模型可以模拟地面径流、壤中流、地下径流。1984至1986年，又提出了四水源新安江模型，可以模拟地面径流、壤中流、快速地下径流和慢速地下径流。三水源新安江模型一般应用效果较好，但模拟地下水丰富地区的日径流过程精度不够理想。在新安江三模型中增加慢速地下水结构就成为四水源新安江模型。当流域面积较小时，新安江模型采用集总模型，当面积较大时，采用分块模型。分块模型把流域分成许多块单元流域，对每个单元流域做产、汇计算，得到单元流域的出口流量过程。再进行出口以下的河道洪水演算，求得流域出口的流量过程。把每个单元流域的出流过程相加，就求得了流域出口的总出流过程。划分单元流域的主要目的是处理降雨分布的不均匀性，因此单元流域应当大小适当，使得每块面积上的降雨分布比较均匀。并有一定数目的雨量站。其次尽可能使单元流域与自然流域相一致，以便于分析与处理问题，并便于利用已有的小流域水文资料。如果流域内有大中型水库，则水库以上的集水面积即应作为一个单元流域。因为各单元流域的产汇、流计算方法基本相同，以下只讨论一个单元流域的情况。新安江模型包括4个计算环节：蒸散发计算；流域产流计算；径流划分；汇流计算。4个计算环节分别概化了流域降雨径流的主要产、汇流物理过程。 2.1流域蒸散发计算各种水源的蒸散发计算模型均可采用两层蒸发模型或两层蒸发模型，一般根据实际情况选用。原则是在模拟径流精度相同的情况下，尽量采用参数少的两层蒸散发模型。蒸散发模型不考虑面上分布的不均匀性，但可考虑土湿垂向分布的不均匀性。两层蒸散发模型将土层分为上、下两层，各层蓄水容量分别为WUM、WLM

遥感水文模型的研究进展-中国农村水利水电

生态环境 2006, 15(6): 1391-1396 https://www.360docs.net/doc/2d18578869.html, Ecology and Environment E-mail: editor@https://www.360docs.net/doc/2d18578869.html, 基金项目：中国科学院知识创新工程重要方向项目（KZCX-SW-446）作者简介：赵少华（1980－），男，博士研究生，主要研究方向为农业生态及遥感水文生态。Tel: +86-311-85814806; E-mail: zshyytt@https://www.360docs.net/doc/2d18578869.html, *通讯作者遥感水文耦合模型的研究进展赵少华1, 2，邱国玉1，杨永辉2 *，吴晓1，尹靖1 1. 北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室//北京师范大学资源学院，北京 100875； 2. 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心//河北省节水农业重点实验室，河北石家庄 050021 摘要：遥感水文的耦合模型在目前生态环境领域，特别是在水资源的应用和管理中其作用日益重要，具有大流域尺度上快速应用、实时动态监测等优点。结合国内外近年来取得的研究成果，文章综述了遥感水文耦合模型的研究进展。首先介绍了遥感技术在水文学中的应用，讨论了它的分类发展概况，接着介绍了几种主要的遥感水文耦合模型及其应用实例，包括SCS （Soil Conservation Services ）模型、SiB2（Simple Biosphere Model version 2）简化生物圈模型、SRM （Snowmelt Runoff Model ）融雪径流模型以及SWAT （Soil and Water Assessment Tool ）模型，最后展望了遥感水文耦合模型未来的发展趋势，指出尺度问题上的时空变异性仍是其发展的关键，与GIS （Geographic information system ）及其他空间技术的相结合是其未来发展的重要方向，从而为水文学、水资源的预测评价等研究提供参考。关键词：遥感；水文；径流；流域中图分类号：P338.9 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2006）06-1391-06 水文模型是以水文系统为研究对象，根据降雨和径流在自然界的运动规律建立数学模型，通过电子计算机快速分析、数值模拟、图像显示和实时预测各种水体的存在、循环和分布，以及物理和化学特性[1]。通过对各种参数的计算，水文模型可以对河流、流域、径流以及水体等进行监测预报、水资源调度等。然而随着社会的发展和科学技术的不断进步，对水文模型的功能要求也越来越多，也越来越高，从单纯的流域某控制断面的洪水预报到全流域的洪水、水资源调度，导致模型的框架结构越来越复杂。地理信息技术和遥感技术的发展更是大力促进了水文模型的应用和发展。对于遥感在水文模拟中的应用，Schultz [2]举出了利用多光谱Landsat 卫星数据估算模型参数、利用NOAA 红外卫星数据作为模型的输入量来计算历史的月径流量以及应用雷达测雨数据于分布式模型中来实时预报洪水的三个例子。水文模型需要大量的空间数据，通过遥感技术可以为其提供DEM （数字高程模型）、土地覆盖/利用、降雨、地表温度、土壤特性、LAI （叶面积指数）和蒸散发等资料[3-5]。遥感水文的耦合模型是流域水文模型发展的一个重要方向，有广阔的发展前景。简单来说，遥感水文耦合模型就是与遥感信息相结合的水文模型，模型中可以直接或间接地应用遥感资料，通过遥感水文耦合模型可以在更大范围内更准确地估算流域的水文概况、水体变化监测、洪水过程监测预报等。然而目前国内外对遥感水文耦合模型的研究还不多，还没有对该方面的研究做系统深入的报道，本文正是基于此目的，综述了近年来遥感水文耦合的模型在国内外取得的研究成果，分别讨论了它的分类发展概况、几种主要的遥感水文耦合模型及未来的发展趋势，以期为水资源、水文学的预测评价研究等提供参考。 1 遥感技术在水文学中的应用遥感技术在水文学中的应用大致可分为两个方面：一是直接运用：如降雨量变化的估算[6]、水体（湖泊、湿地等）面积变化的推算[7-10]、冰川和积雪的融化状态监测以及洪水过程的动态监测等（其中监测洪水过程的动态最具有代表性）。如Zhang 等[11]在长江的汉口段流域上，提出利用高分辨率的QuickBird 2 卫星影像资料估算河流流量的方法，该法通过与河流宽度－水位及遥测水位－流量关系曲线耦合来测量河流水面宽度变化，从而准确评估其流量。二是间接运用：利用遥感资料推求有关水文过程中的参数和变量。通常是利用一些统计模型和概念性水文模型、经验公式等，结合遥感资料来获取诸如径流、水质（如全氮TN 、全磷TP 、悬浮物SS 、化学需氧量COD 、生物需氧量BOD 等）、土壤水分等水文变量[12] ，如对径流的估算，可通过估算降雨、截流、蒸散发和土壤蓄水量等参数来进行[13]。对于全球或区域尺度上的蒸发估算，遥感技术不仅具有对大面积地面特征信息同时快捷获得

SWAT水文模型

SWAT水文模型介绍 1概述 SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型是美国农业部（USDA）农业研究局（ARS）开发的基于流域尺度的一个长时段的分布式流域水文模型。它主要基于SWRRB模型，并吸取了CREAMS、GLEAMS、EPIC和ROTO的主要特征。SWAT 具有很强的物理基础，能够利用GIS和RS提供的空间数据信息模拟地表水和地下水的水量和水质，用来协助水资源管理，即预测和评估流域水、泥沙和农业化学品管理所产生的影响。该模型主要用于长期预测，对单一洪水事件的演算能力不强，模型主要由8个部分组成：水文、气象、泥沙、土壤温度、作物生长、营养物、农业管理和杀虫剂。SWAT模型拥有参数自动率定模块，其采用的是Q.Y.Duan等在1992年提出的SCE-UA算法。模型采用模块化编程，由各水文计算模块实现各水文过程模拟功能，其源代码公开，方便用户对模型的改进和维护。 2模型原理 SWAT模型在进行模拟时，首先根据DEM把流域划分为一定数目的子流域，子流域划分的大小可以根据定义形成河流所需要的最小集水区面积来调整，还可以通过增减子流域出口数量进行进一步调整。然后在每一个子流域再划分为水文响应单元HRU。HRU是同一个子流域有着相同土地利用类型和土壤类型的区域。每一个水文响应单元的水平衡是基于降水、地表径流、蒸散发、壤中流、渗透、地下水回流和河道运移损失来计算的。地表径流估算一般采用SCS径流曲线法。渗透模块采用存储演算方法，并结合裂隙流模型来预测通过每一个土壤层的流量，一旦水渗透到根区底层以下则成为地下水或产生回流。在土壤剖面中壤中流的计算与渗透同时进行。每一层土壤中的壤中流采用动力蓄水水库来模拟。河道中流量演算采用变动存储系数法或马斯金根演算法。模型中提供了三种估算潜在蒸散发量的计算方法—Hargreaves、Priestley-Taylor和Penman-Monteith。每一个子流域侵蚀和泥沙量的估算采用改进的USLE方程，河道泥沙演算采用改进

南方地区海绵城市水文模型构建及应用

南方地区海绵城市水文模型构建及应用发表时间：2019-01-02T11:05:56.190Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第27期作者：李简朝1 李凌1 林观祥1 卓镇伟2 唐雄飞3 [导读] 随着近些年来我国经济的迅猛发展，国内城市的建设形式越来越多样，海绵城市建设理念应运而生。 1 中铁房地产集团华南有限公司广东广州 510000 2广州市卓骏节能科技有限公司 3科进香港有限公司摘要：海绵城市，作为一种生态建设，是落实生态文明建设的重要举措，是改善城市水环境、提高城市水安全等多重目标的有效手段。水文模型是进行海绵城市设计以及评估的重要手段。为了对水文模型在南方地区海绵城市建设设计评估方法进行探讨，本文以南方地区某市一个学校的LID改造项目为例，分别从海绵城市水文模型构建过程中划分汇水分区、参数输入、制定指标体系、评估分析几个方面，阐述了海绵城市水文模型构建及应用的方法，望能为海绵城市的水文模型理论应用发展提供价值。关键词：南方地区；海绵城市；水文模型；构建Construction and Application of Urban Hydrographic Model of Sponge in Southern Region Lijianzhao1 Li Ling1 Lin guanxiang1 Zhuo zhenwei2 Tang xiongfei3 （1 China Railway Real Estate Group South China Co.，Ltd..Guangdong Guangzhou 510，000）Abstract：sponge city，as an ecological construction，is an important measure to implement the construction of ecological civilization，and is an effective means to improve the urban water environment and improve the urban water security.Hydrographic model is an important technical guarantee for the construction of sponge city.In order to improve the pertinence of the construction of sponge city in different regions，this paper takes the LID renovation project of a school in a city in the South as an example，from the aspects of dividing catchment area，parameter input，establishing index system and evaluation and analysis，to expounds the construction and application of sponge city hydrological model，and provides help for the healthy development of the city. Key words：Southern region；Sponge City；Hydrographic models；build 前言随着近些年来我国经济的迅猛发展，国内城市的建设形式越来越多样，海绵城市建设理念应运而生。目前应用较广泛的雨洪模型可分为水文模型与水力模型两大类。水文模型采用系统分析的方法，将汇水区域中复杂的水文变化概化为“黑箱”或者“灰箱”系统；水力模型以水力学为理论基础，通过联立连续性方程与动量方程模拟水体自身以及水体与河床、管道、污染物等其它介质之间的相互关系。当前国外主流的模型城市雨洪模型的类别繁多，应用较广泛的雨洪模型可分为水文模型与水力模型两大类。现行的雨洪模型多将水文模型与水力模型进行耦合，可用于城市排洪防涝规划，城市市政雨水管网设计以及非点源污染控制等。国外对于相关理论的研究始于 20 世纪 30 年代。进入 20 世纪 60 年代后，计算机技术的蓬勃发展为城市雨洪模型提供了良好的技术保障。据统计，与城市雨洪模拟相关的有40 余种。目前应用较广泛的模型包括 SWMM、HSPF、Inforworks CS、DHI-MIKE、MOUSE。各模型之间各有优势与弊端，SWMM 模型凭借自身操作简单易掌握、运用范围广、包含 LID 模块、模拟误差相对较小、模型源代码均开源等优点在国内外得到广泛应用，国内利用SWMM 模型对雨水花园、过滤带等低影响开发设施的模拟，对学校、住宅小区的水质水量模拟，甚至运用到城市排水管网规划、城市的防洪计算中。据统计，国内与 SWMM 相关的文献达千余篇，研究相对成熟，结合研究区域的实际特情况，因此本文选择 SWMM 作为LID模拟模型。 1建模过程以水文模型为工具对径流总量控制为目标的项目方案进行评估，其方法及原理主要为按照设计方案构建模型，选用合理的参数、降雨输入模型，进行模拟，统计分析降雨量和径流量，计算得出项目年径流总量控制率。本研究以广西某市的一个学校的LID改造项目为例，进行SWMM模型的构建，具体建模过程如下：（1）划分研究区域的汇水分区、汇水通道、管网系统等；（2）确定LID设计控制目标（例如年降雨总量控制率70%）；（3）设定SWMM模型输入，包括地形、土壤、土地利用、不透水率、坡度等；（4）初步设定不同LID设施可能告知指标及组合并进行模拟，分析是否满足设计目标；（5）调整控制指标，直至满足设计目标，设定过程及末端控制的BMP措施，进行水文模拟；确定最优的LID+BMP组合措施，制定指标体系。（6）评估LID设施在径流总量和污染物削减方面的功效；（7）评估LID设施在径流峰值方面的削峰作用。 2 设计暴雨在我国的市政雨水管渠设计中，通常利用暴雨公式选择降雨强度最大的雨作为设计标准。这种降雨的特点是降雨强度大，降雨历时短，降雨面积小。然而，该方法设计简单，但不能综合反映区域的典型降雨特征。该项目组已收集广西某市1957年至2015年的逐日降雨量数据，共59年，先以年最大值法整理历年日降雨数据，再进行重现期暴雨分析。各年最大逐日降雨量如下表1所示。表1：广西某市各年最大单日降雨量列表

流域水文模型研究现状及发展趋势

流域水文模型研究现状及发展趋势发表时间：2018-09-11T16:04:44.667Z 来源：《基层建设》2018年第24期作者：王慧锋 [导读] 摘要：地球上的水文事件，是一种诸多因素相互作用的结果，在尚未找到复杂水文现象的科学规律之前，通过建立水文模型来仿真有关水文事件是一种合理、可行的途径。安徽国祯环保节能科技股份有限公司安徽省 230088 摘要：地球上的水文事件，是一种诸多因素相互作用的结果，在尚未找到复杂水文现象的科学规律之前，通过建立水文模型来仿真有关水文事件是一种合理、可行的途径。随着计算机技术和一些交叉学科的发展，分布式物理模型被广泛提出，并逐渐成为21世纪水文学研究的热点课题之一。基于此，本文主要对流域水文模型研究现状及发展趋势进行分析探讨。关键词：流域水文模型；研究现状；发展趋势 1、前言流域水文模型是为模拟流域水文过程所建立的数学结构，在进行水循环机理的研究和解决生产实际问题中起着重要的作用，能有效应用于水文分析、水文预报、水资源开发、利用、保护和管理等方面。目前，国内外开发研制的流域水文模型众多，结构各异，按照不同的分类方法可划分为不同类型的流域水文模型。 2、模型的发展及现状流域水文模型的研究始于20世纪50年代，早期主要依据传统产汇流理论和数理统计方法建立数学模型，应用于水利工程规划设计和洪水预报等领域。其间系统理论模型和概念性水文模型得到了快速充分的发展，国外曾出现了几个著名的概念性水文模型。比如，最简单的包顿模型和最具代表性的第Ⅳ斯坦福模型。包顿模型是澳大利亚的包顿（W.C.Boughton）先生于1966年研制成功的一个以日为计算时段的流域水文模型，在澳大利亚、新西兰等国有着广泛的应用，比较适用于干旱和半干旱地区。由N.H.克劳福特先生和R.K.林斯雷先生研制的第Ⅳ斯坦福模型（SWM-IV）是世界上最早也是最有名的流域水文模型，此模型物理概念明确，结构层次分明，为以后许多模型的建立提供了基础。此后比较有名的还有萨克拉门托模型和水箱模型。水箱模型是对水文现象的一种间接模拟，模型中并无直接的物理量，参数简单，操作简便，在我国湿润地区的水文计算和水文预报中采用较多。水箱模型由菅原正已先生在20世纪50年代提出，对我国流域水文模型的发展影响较大。国内的流域水文模型在20世纪70年代至80年代中期也得到蓬勃的发展，其中典型代表为赵人俊教授等于70年代提出的新安江模型。新安江模型在湿润半湿润地区得到广泛应用，模拟精度也比较高，对我国水文模型的发展起了重要的作用。 1969年，当概念性水文模型的研究开展得如火如荼时，Freeze和Harlan提出了分布式水文物理模型的概念和框架，但当时的相关研究并不多。20世纪80年代以后，流域水文模型开始面临着许多新的挑战，包括水文循环的规律和过程如何随时间和空间尺度变化而变化的问题，水文过程的空间变异性问题，还有水文、地球化学、环境生态、气象和气候之间的耦合问题。以前研制的大部分流域水文模型（系统模型和概念性模型），由于其自身存在着许多不足和局限性，无法适应这些挑战。因此，人们开始关注分布式水文物理模型的研究。在20世纪90年代，计算机技术、GIS、遥感技术和雷达测雨技术等迅速发展，为研制和建立分布式水文物理模型提供了强大和及时的技术支撑，使得分布式水文物理模型成为水文学研究的热点课题之一。第一个具有代表性的分布式水文物理模型由英国、法国和丹麦等国家的科学家联合研制而成，发表于1986年，称之为SHE模型。该模型主要的水文物理过程均用质量、能量和动量守恒的偏微分方程的差分形式来描述，也采用了一些经验关系；模型模拟流域特性、降水和流域响应的空间分布信息在垂直方向用层来表示，水平方向则采用正交的长方形网格来表示，能较好地描述降雨径流形成机理。从SHE模型开始，人们先后研制建立了一些分布式水文模型，例如MIKESHE、SHETRAN等，这些演化模型在许多流域得到检验和应用。我国水文学者在这方面的研究也取得了一些进展：黄平先生[1]等提出了流域三维动态水文数值模型；郭生练先生[2]等提出和建立了一种基于DEM的分布式水文物理模型，模拟整个流域的径流形成过程，分析径流形成机理；夏军先生[3]等开发了分布式时变增益水文模型，该模型既有分布式水文概念性模拟的特征，同时又具有水文系统分析适应能力强的特点，能够在水文资料信息不完全或不确定性的干扰条件下完成分布式水文模拟与分析；研究者提出了一个基于DEM的分布式水文模型，主要用来模拟蓄满产流机制，并通过实例检验模型模拟流量过程以及土壤需水量空间分布的能力；研究者等对分布式水文模型的发展现状进行了详尽概述，并对其发展前景作出展望。 3、模型研究展望在经历了最初的萌芽与蓬勃发展之后，随着先进的计算机技术及地理信息系统、数字化高程模型等在水文学领域的应用，流域水文模型的发展进入了一个新的历史时期，其研究方法必将产生根本性的变化：（1）具有物理基础的分布式水文模型能为真实地描述和科学地揭示现实世界的降雨径流形成机理提供有力工具，是一种发展前景看好的新一代水文模型。另外，分布式水文模型所需资料主要来自空间水文、气象及下垫面等方面的信息，对实测降雨径流资料的依赖较小，这使得其在无资料及资料精度不高的地区有更好的适应性，也较集总式概念性水文模型有更广阔的发展空间。（2）加强分布式水文模型的物理基础研究、更加合理地模拟和描述水文过程，是改善模型结构和明确参数意义的关键。对水文学基本理论的研究，尤其是降雨径流形成机理与地形、地貌、土壤、植被、地质、水文地质、土地利用和气候气象之间定量关系的揭示，将在本质上推动模型的发展，使其物理意义更加明确，对水文规律的模拟更加贴近真实情况。（3）GIS和遥感技术为水文模拟提供了新的研究思路和技术方法。GIS用于水文模拟，可以用来获取、操作及显示与模型有关的空间数据和所得的成果，使模型进一步细化，从而深入认识水文现象的物理本质，为分布式的水文物理模型研制提供了平台。遥感技术可以提供一些确定产汇流特性和模型参数所必需的下垫面信息和降雨信息，是描述流域水文特性的最为可行的方法，尤其是在地面观测手段和资料缺乏的地区。（4）尺度问题是当代水文学理论研究的中心内容。近些年来物理性水文模型的最新进展反映了目前处理尺度问题的几种研究思路，其中在物理性和计算效率之间取得平衡的准物理性水文模型、基于不规则网格的物理性水文模型以及直接在宏观尺度上建立数学物理方程的尺度协调的物理性水文模型都有了明显的突破，在一定程度上代表着物理性流域水文模型的发展方向。 4、结语传统的概念性集总式模型由于忽略了参数和下垫面条件的时空变化，将参数和变量都取流域的平均值，这与流域的实际情况并不相

一个新的间接多步向前长期水文预测模型1

一个新的间接多步向前长期水文预测模型摘要：一个可靠的长期水文预报，水资源的规划，设计和管理是必不可少的活动。在这项研究中提出的三个阶段的间接多步超前预测模型，它结合了多层自适应时间延迟神经网络（A TNN）动态样条插值来进行长期水文预报。在前两个阶段，一组样条插值并动态提取单位利用放大观测的效果，以减少由先前的预测造成的误差的积累和传播。在最后一步中，通过变量的时间延迟和权重的动态监管，该模型的输出可以作为一个多步超前预测。我们用两个例子来说明所提出的模型的有效性。其中一个例子是太阳黑子时间序列是一个著名的非线性和非高斯的基准时间序列，并经常被用来评估非线性模型的有效性。另一个例子是一个长期的水文预测，使用从中国云南省漫湾水电站每月排放数据的案例研究。应用结果表明，该方法是可行的和有效的。关键字：时滞神经网络自适应时滞神经网络间接多步向前预测样条插入引言一个独立长期水文预测的实质是计划、设计以及管理利用水资源。在过去的几十年，大量的研究一直致力于制定和发展的预测方法和模型，以提高水文预报的质量，包括机械模型和黑箱模型。水文变化的过程是空间和时间的，并且在时间和空间尺度是高非线性的。模型等过程的机理模型，将需要大量高质量的数据，并且与天文，气象，自然地理特征，以及人类活动有关。在另一方面，黑箱模型，首先旨在确定投入与产出之间的联系，由于它的要求数据量少以及公式简单，所以广泛应用于长期径流的预测。早期的预测方法包括时间序列技术以及多维线性回归方法。除了上述数学模型，人工神经网络，它无需先验确定的物理映射的输入输出，因此被广泛应用于水文学领域。对于许多工程应用中，一系列很长的领先时间的预测是必需的。在近十年，多维向前技术multi-step-ahead (MS)，可以预测到未来的许多时间步长的时间序列值和并使用古典模型的预测算法实现这一目标。MS预测可分为直接和间接的类别，它们分别有自己的优点和缺点。直接MS预测模型把为所有输入作为的变量，而间接的模型使用递归方法的单一步骤（single-step SS）预测。理论上，与后者比较，前面的模型预测结果更加的准确。然而，直接预测要求模型的每一步预测更加灵活。此外，直接预测模型也不容易建立。这就是为什么本文我们使用间接地多步向前预测模型。建立MS预测模型的难点在于缺少对于预测边界的测量，为了达到的边界终点必须使用SS预测递归。在预测中即使是在开始时的一个小的SS预测错误，都会被累积和传播导致结果预测精确度下降。尤其是一些不容易理解、有噪声以及非线性的复杂系统中，这样的情况更严重。最近，基于MS的神经网络预测引起了大家的注意。然而，一个神经网络的训练通常很耗费时间，而且有时候也缺乏健壮性。相对而言，前馈网络由于其低空间和时间复杂性比较容易实现。时滞神经网络（Time-delay neural network TDNN）和自适应时滞神经网络（adaptive time-delay neural network A TNN）都被证明能够提高MS预测的性能。TDNN由Waibel在1989年提出，在前馈神经网络中使用时滞，并应用在很多领域中。A TNN在Day 在1999提出的，应用它的时滞值和权重更好的调节改变时间模式，同时使问题最优化。这个模型同样成功的应用在非线性系统的识别中。作为一个时间延迟技术的结果，错误的迭代随着步骤的前进可以迅速恶化的预测精度。当然，要提高MS预测，必需减少使用迭代预测值并添加所观察到的值。幸运的是，通常使用在信号处理中的离散序列插值，能够解决这一问题。在本文的研究中，使用样条插值（spline interpolation）来增加模型输入的测量数据空间以及增加观测值的精确度。并且ATNN能够提高优化问题的适应度。在本文，结合动态样条插值在多层ATNN中建立了一个三步的MS预测模型。第一步，通过使用一个统一的间隔视为原始采样频率来分离时间序列，通过样条插值逼近，使不同的

太原地区水文地质概念模型_冯玉明

增刊(总第114期)山西水利科技(To tal No.114) 1996年12月SHANXI　HYDROT EC HNICS Dec.1996太原地区水文地质概念模型冯玉明常发强 (太原市水利科学研究所)　(山西省水利职工大学) 文摘　本文在系统全面分析了太原地区的地质条件、构造发育特征、水文地质条件、地下水含水介质的岩性特征、地下水类型及其赋存分布规律、地下水流系统及水动力场、水文地球化学特征和水同位素特征的基础上,对太原地区的水文地质概念模型进行了概化,尤其对多年来人们一直争论的兰村泉域、晋词泉域以及东山娘子关泉域及其边界和它们之间的联系进行重新划分和充分的论述。主题词　地下水　泉　水文地质　概念模型　水补给　水文分析自由词　兰村泉域　晋祠泉域　娘子关泉域。 1　前　言一个地区的水文地质概念模型是在全面系统地分析该区含水介质的岩性特征、水循环条件、水化学场、水动力学特征及水同位素分布特征的基础上建立的,是地下水资源评价的基础和依据。同时,一个地区水文地质概念模型的合理概化,对于该地区地下水资源的科学规划,合理开发利用,水污染的防治和水源保护以及水行政主管部门对水资源进行分区目标管理,总量控制等都是至关重要的。笔者在国家“七五”科技攻关项目75570306《太原市水资源系统规划和调度优化》中,对太原地区水文地质概念模型进行了概化,依此进行地下水资源评价,取得了满意的结果。太原地区水文地质概念模型图见图1。图1 太原地区水文地质概念模型 · ·6

2　系统分区根据地下水类型、含水层岩性、富水特征、水流型式、水循环条件、水化学及水同位素特征将太原地区地下水系统进一步划分为五个系统,即西山岩溶裂隙水系统、北山岩溶水系统、东山岩溶裂隙水系统、娄烦裂隙岩溶水系统及盆地区孔隙水系统。 3　系统边界太原地区地下水系统边界:北部以石岭关、康家会至柳科府断裂构造带为界,与北部变质岩地区接壤,为二类隔水边界;北东部边界受系山断裂带的控制,北部为变质岩地区,为二类隔水边界;东部边界位于杨兴乡善都至盂县西烟一带,为一地下水分水岭,边界水位约1020m,东侧的温川水位980m,西侧阳曲盆地水位小于820m,东南边界由北东向的寺家坪张家河断裂带组成,断裂带伴有岩脉侵入,东段边界上寒武系高于1600m以上,远高于两侧地下水位,为一隔水边界,其西段龙王堂至张家河为一开放段。南部孔隙水边界以行政区划为界。西部边界南段以狐堰山山字型挤压构造带为界,为二类隔水边界。北段以娄烦县与外地区的行政区划界线为界,边界含水层均为变质岩系,亦视其为隔水边界。总体上看,系统的西、北、东三面高,向南及东南倾伏,呈簸箕状,下面就系统内部边界作一简述: 娄烦裂隙岩溶水系统与西山岩溶裂隙水系统以狐堰山山字型构造为分界,为二类隔水边界,位于柳科府、罗家曲至白家滩一线。西山岩溶裂隙水系统与北山岩溶水系统的分界:北段以柳林河为界,河谷中出露地层为下奥陶统,主要含水岩层奥陶系中统上下马家沟组均被切割,而下奥陶统在太原地区普遍具有相对隔水,可视为隔水边界,南段以横跨汾河的北石横背斜至王封地垒为界,北石横背斜核部地层为寒武系,出露于汾河河谷,由于该背斜的阻隔作用,形成玄泉寺泉群,并与兰村泉分开。北山岩溶水系统的南部边界为三给隐伏地垒,地垒上岩溶水位616m,北侧兰村水位800m,南侧白家庄岩溶水位806m,亦为一地下分水岭。北山岩溶水系统与东山岩溶裂隙水系统的分界:北部为田家梁背斜,南部为东山背斜,背斜核部奥陶系被抬升于区域岩溶水位之上,可视其为隔水边界。山区岩溶裂隙水系统与盆地区孔隙水系统的分界为东西边山断裂带,一般为弱透水边界,唯土堂断裂北段(兰村)为一强透水边界。 4　含水介质 (1)　娄烦裂隙岩溶水系统,地下水类型为变质岩裂隙水和少量碳酸盐岩类岩溶水,含水介质主要为前寒武系变质岩。 (2)　西山岩溶裂隙水系统,地下水主要为奥陶系碳酸盐岩类岩溶水,上覆石碳二迭系碎屑岩裂隙孔隙水,含水介质主要为奥陶系中统上下马家沟组和峰峰组石灰岩,径流排汇区上覆石炭二迭系碎屑岩。 (3)　北山岩溶水系统,地下水类型为碳酸盐岩类岩溶水,含水介质主要为奥陶系中统上下马家沟组石灰岩。 (4)　东山岩溶裂隙水系统,地下水类型主要为碳酸盐岩类岩溶水,含水介质主要为奥陶系统上下马家沟组和峰峰组石灰岩,上覆石岩二迭系碎屑岩。 (5)　盆地区孔隙水系统,含水介质为第四系下更新统至全新统松散堆积物砂砾石层和砂层。 5　水流型式及水动力特征 · ·7

流域水文概述

近几十年,新安江模型不断改进,已成为有我国特色应用较为广泛的一个流域水文模型。新安江模型是分散型模型,把全流域按泰森多边形法分成若干块,每一块称为单元流域。在每块单元流域内至少有一个雨量站;单元流域大小要适当,使得每块单元流域上的降雨分布相对比较均匀,并尽可能使单元流域与自然流域的地形、地貌和水系相一致,以便于能充分利用小流域的实测水文资料以及对某些问题的分析处理。新安江模型的结构分为蒸散发计算、产流计算、分水源计算和汇流计算4个层次。蒸散发计算采用3层模型;产流计算采用蓄满产流模型;用自由水蓄水库结构将总径流划分为地表径流、壤中流和地下径流3种;流域汇流计算采用线性水库;河道汇流计算采用马斯京根分段连续演算法或滞后演算法。对划分好的每块单元流域分别进行蒸散发计算、产流计算、水源划分计算和汇流计算,得出单元流域的出口流量过程。对单元流域出口的流量过程进行出口以下的河道汇流计算,得到该单元流域在全流域出口的流量过程。将每块单元流域的出流过程线性叠加,即为全流域出口总的流量过程。新安江模型的结构特点可以简单的归纳为:(1)三分特点,即分单元计算产流、分水源坡面汇流和分阶段流域汇流;(2)模型参数少且大多数具有明确的物理意义,容易确定;(3)模型参数与流域自然条件的关系比较清楚,可以寻找到参数的区域规律;(4)模型中未设超渗产流机制,适用于湿润与半湿润地区。王金忠、胡环[4]利用新安江模型对清河水库产流进行了预报。吉林省水文水资源局[5]利用新安江三水源模型对竞赛流域的洪水进行了预报。李致家[6]等利用改进的新安江模型对高理流域和临沂流域的洪水进行了预报。瞿思敏[7]等利用新安江模型与垂向混合产流模型对青峰岭水库和危水水库流域的洪水进行了预报和比较。这些预报结果都说明了新安江模型在湿润地区和半湿润地区具有较好的适应性,而在干旱半干旱地区的模拟效果则不够理想。此外,新安江模型在大中流域的模拟效果比在小流域的模拟效果要好。ＳＡＣ模型虽然研制完成时间相对较晚,但是其功能较为完善。ＳＡＣ模型在美国的

地下水数值模拟在我国_回顾与展望_为_水文地质工程地质_创刊40年而作

地下水数值模拟在我国——回顾与展望——为《水文地质工程地质》创刊40年而作薛禹群　吴吉春(南京大学地球科学系,南京　210093) 今年《水文地质工程地质》将迎来它创刊40周年。40年来,它为发展我国的水文地质工程地质事业,提高我国水文地质学和工程地质学的整体水平作出了不可磨灭的贡献。回顾过去,成绩斐然;展望未来,前景灿烂。仅以此文纪念《水文地质工程地质》双月刊创刊40周年。 1　概貌我国自1973年以来在地下水的数值模拟方面发展很快,它的应用已遍及与地下水有关的各个领域和各个产业部门。高校、科研院所与生产部门相结合,已运用数值模拟解决了很多国民经济建设中急需解决的各类问题,其中包括: 水资源评价问题(包括供水、排水、水利等各类问题中的地下水水位或压强预报和水量计算等);地下水污染问题,水2岩作用和生物降解作用的模拟;非饱和带水分和盐分运移问题;海水入侵、高浓度咸水卤水入侵问题;热量运移和含水层贮能问题;地下水管理与合理开发、井渠合理布局和渠道渗漏问题;地下水2地面水联合评价调度问题;地面沉降问题;参数的确定问题。它所涉及的地质情况多种多样,有潜水,也有承压水;有单个含水层的情况,也有多个含水层存在越流的情况,以及种种复杂的地质构造和岩相变化情况。由此,探讨了相应的模型概化与边界条件的处理。模型有二维的(平面的、剖面的),也有三维的,但以二维为主。虽然国内一共建立了多少个模型无法精确统计,但从有限的资料可以看出,从模型类型上看,按国际地下水模拟中心(IG WM C)的分类,几种类型的模型我们都有了,即: (1)预报模型包括水流模型物质运移模型(溶质运移模型);热量运移模型;形变模型;多目标模型。 (2)管理模型; (3)识别模型其中大部分(估计在90%左右,甚至有可能超过)是预报模型,用来预测水流、污染物、热量、地面变化的时空变化,包括水资源(水量)评价、矿山涌水量、渠系及水库渗漏量预测等。在这些模型中以水流模型为主(80年代早期以前基本上是清一色的水流模型),溶质运移模型次之,其它几类模型占的比例很少。水流模型有饱和的、非饱和的、饱和2非饱和的、地下水2地表水联合的几类,以饱和带模型为主。同时考虑地下水2地表水的模型只是个别的、探讨性的。水流模型一般只考虑均质流体,非均质流体的水流模型则是作为子模型和盐分运移子模型同时处理的。溶质运移模型在我国多数是处理低浓度的水质(地下水污染)问题。因此,由水流方程和对流2弥散方程分别组成的两个子模型可以独立求解,运动方程也以传统的达西定律为基础。只有少数研究海水入侵、卤水咸水入侵和污水中高浓度污染物运移问题中,密度、粘度要由状态方程决定。此时,上述两个子模型要耦合起来求解。迭代法是解这类问题常用的解法。我国最早的三维可混溶海水入侵模型,是在80年代末期建立的。根据《W ater R esou rces R esearch》的评审意见,该模型发展了潜水含水层条件下的海水入侵模型。在此以前,国际上一直把潜水含水层简化作承压含水层处理,以回避处理降水入渗、潜水面波动对溶质运移的影响。在我国这些海水入侵、卤水咸水入侵模型以及以后将要谈到的热量运移模型、运动方程中,除了根据传统的达西定律考虑以水头梯度为基础的强迫对流外,还考虑了自然对流。卤水咸水入侵由于浓度高还考虑了由于粘滞性产生的切应力对水流运动的阻滞。溶质运移模型中,只考虑污染物运移的模型在我国粗略看来略多于同时考虑吸附、解吸等的模型。少数模型已深入探讨了海水入侵过程中,水2土间发生的N a+2Ca2+、M g2+2Ca2+阳离子交换。但,处理更为复杂的如氮素生物化学转换的模型尚未见报导。我国研究热量运移、形变的模型不多,且都和一些大城市的地面沉降及为控制地面沉降进行的回灌联系在一起。热量运移模型,已考虑了与热量运移有关的各种主要因素(对流、传导、热机械弥散、自然对流、水

气候变化对水文水资源影响评价的不确定研究进展

Journal of Water Resources Research 水资源研究, 2020, 9(2), 169-178 Published Online April 2020 in Hans. https://www.360docs.net/doc/2d18578869.html,/journal/jwrr https://https://www.360docs.net/doc/2d18578869.html,/10.12677/jwrr.2020.92018 Review for Impact Assessment of Climate Change on Hydrology and Water Resources in Uncertainties Research Anfeng Qiang1, Ni Wang1,2, Shuhong Mo1,2, Xia Wei1 1Institute of Water Resources and Hydroelectric Engineering, Xi’an University of Technology, Xi’an Shaanxi 2State Key Laboratory of Eco-Hydrologic Engineering in Northwest Arid Region of China, Xi’an University of Technology, Xi’an Shaanxi Received: Dec. 14th, 2019; accepted: Jan. 27th, 2020; published: Feb. 14th, 2020 Abstract This paper summarized the research progress and application fields on hydrology and water resources on the uncertainty of climate change. It was mainly due to the limited understanding of human beings about the hydrology and water resources uncertainties under climate change. Although scholars and ex-perts attributed many factors to human activities, they ignored the uncertainties of the system itself. The paper summarized the common uncertainty assessment methods and estimated the uncertainty of fu-ture climate change to study and forecast the hydrology uncertainty more accurately. At the same time, the paper came up with clear research direction and guidance recommendations. It is significant to seek change adaptation countermeasures and promote sustainable use of water resources in the context of global climate change. Keywords Climate Change, Uncertainties, Evaluation Methods 气候变化对水文水资源影响评价的不确定研究进展强安丰1，汪妮1,2，莫淑红1,2，魏霞1 1西安理工大学水利水电学院，陕西西安 2西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室，陕西西安作者简介：强安丰，男，汉族，博士研究生，主要方向为水文学及水资源。

SWMM参数率定

SWMM模型作为一个城市雨洪管理模型已经被越来越广泛地使用，但是建立一个精度良好的模型并不容易，往往需要花费相当精力来进行参数率定工作。参数率定或者说调参的前提条件是模型已经基本搭建好，降雨与管网这些基础数据具有一定的精度以及在此基础上的各种概化处理相对合理，否则的话调参就没有多少意义。SWMM模型的参数很多且又是一个分布式的，所以调参是一件很复杂的事情，需要有一定经验才能完成好，盲目地调整不仅浪费时间，有时还浪费表情，因为不是每次调整都会出现预期的结果。深入了解SWMM模型各个参数的含义和敏感性对率定工作还是相当有好处的，至少能够明确调整的方向。一般来讲，对于径流系数或者产流量来讲，不透水率、流域的面积以及特征宽度还有坡度是影响最大的几个参数，其余参数的影响几乎可以忽略不计。对于洪峰流量，一般来说影响最大的几个参数依次是流域面积，特征宽度，不透水率，透水区洼蓄量，不透水区曼宁系数，坡度。当然，不同区域不同情形下，这个参数的排序会略有差别，但也不会有较大的出入。至于每个参数的具体影响，这里就不详述了，如果知道模型计算原理的话是很容易推导出来的。需要说明的是有人也许会说降雨量是对结果影响最大的一个参数，这话也没有错，但这里没有将降雨当作一个参数来分析。有时会碰到这样一个问题，当我们把结果调得很接近现实或者说实测数据时，却发现有些参数已经被调得很离谱了，早就不满足其物理意义了或者说离实际差好远了，出现这种情况怎么办？我的观点是如果这样一套参数能把大部分场次暴雨洪水都模拟得很好，那么是可以接受的，毕竟我们关注的主要还是结果，不管白猫黑猫，抓到老鼠的就是好猫。但是，如果这样一套参数只是能将某一两场洪水模拟好或者说只有一两场实测数据用来调参，然后调整成了这样，那最好还是不要采用了。当然，这个问题还是要具体情形具体分析了，上述只是我个人的一些看法。记得几年前，在一个学术会议上，一个外国佬说他们连降雨量都调。当时十分震惊，降雨量毕竟是实测的，连这个都调是不是太疯狂了。现在回过头去想，其实这样做也有一定道理的，

(完整版)专门水文地质学期末考试题

一、水文地质调查的目的 1、查明地下水的形成、赋存和运移特征 2、查明地下水水量、水质的变化规律 3、为地下水资源评价、开发利用、管理和保护以及环境问题防治提供水文地质依据。二、水文地质调查的任务 1.查明地下水的赋存条件-含水介质特征及埋藏分布. 2.查明地下水运动特征-地下水的补给、径流和排泄条件及渗流参数，为地下水资源定量评价和开采设计提供水文地质资料. 3.查明地下水的动态特征-地下水位、水量、水温和水质等随时间变化的规律及其控制因素，为地下水资源开发利用、管理和保护提供资料. 4. 查明地下水的水文地球化学特征-地下水和地表水的化学成分，为地下水水质评价、地下水的形成条件及运动特征提供资料. 三、水文地质调查工作阶段的划分 1.供水水文地质勘察共划分为：地下水普查、详查、勘探和开采四个阶段。 2. 农田供水水文地质勘察阶段的划分：区域水文地质勘察阶段、详细勘察阶段、开采阶段。四、水文地质测绘的目的 1．水文地质测绘是认识水文地质条件的基础，是水调查的第一步工作。根据一定的精度要求，在地表对地下水和与其相关的地质—水文地质现象进行实地的观察、测量、描述、综合分析，并将它们绘制成图件，总结出该地区水文地质规律。 2.水文地质测绘成果是布置各种水文地质勘探、试验、动态观测等工作的主要依据。五、水文地质测绘的基本任务 1.确定地下水的基本类型及各类型地下水的分布与相互联系； 2.确定主要含水层（带）及其埋藏和分布情况，隔水层的特征与分布； 3.查明褶皱构造和断裂构造的水文地质特征； 4.查明地下水的补给、径流与排泄条件； 5.查明地下水的水化学成分及水文地球化学环境； 6.概略评价各含水层（带）的富水性、区域地下水资源量、水化学特征及其动态变化规律； 7.查明与地下水有关的环境地质问题。六、干旱半干旱、山间河谷地区地下水资源分布特征七、地下水资源的特点 1、系统性：是指由一定的地质结构组织而成的、具有密切水力联系的统一整体。 2、流动性：地下水是流体，是动态资源，在补给、径流、排泄的过程中，不断循环流动。 3、可恢复性：地下水资源的可恢复性(可再生性)是地下水资源可持续利用的保证。 4、可调节性：可调节性主要针对水量，指地下水在系统结构的作用下，使不连续的降水和水量输入变为相对连续、均匀输出的这种自然特性。八、地下水资源的分类 1.补给量：指天然状态或开采条件下，单位时间内，通过各种途径进入含水层（或含水系统）的水量。 2.储存量：指储存在单元含水层中的重力水体积。 3.可开采量：指通过技术经济合理的取水构筑物，在整个开采期内出水量不会减少，动水位不超过设计要求，水质和水温变化在允许范围内，不影响已建水源地正常开采，不发生危害性环境地质现象等前题下，单位时间内从含水系统或取水地段中能够取出的水量。九、开采量由三部分组成 Q 开＝ ΔQ 补 +ΔQ 排 + μ·F·Δh/Δt 1.增加的补给量（ΔQ 补），可称为开采夺取量； 2.减少的天然排泄量（ΔQ 排），可称为开采截取量； 3.可动用的储存量（μ·F·Δh/Δt ）。十、地下水开采资源组成：补给量、存储量、允许开采量十一、生活饮用水评价首先要按照规定进行取样、检测分析，分析项目应不少于生活饮用水水质标准中所列项目；其次要对分析结果和采用的分析方法进行全面的复查：然后按照《生活饮用水卫生标准》规定的指标逐项进行对比评价。只有全部项目符合标准要求时，才能作为生活饮用水。 )(Q Q 潜水－排补t h F ??±=μ)(Q Q 承压水－排补t h F ??±=*μ