基于生态水文模型的流域蓝绿水评估研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Zerolzx
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
华北地区地表水紧缺、地下水超采严重,特别是海河流域水问题更为突出。传统的水资源评估只考虑了地表水和地下水,即蓝水,忽略了支撑雨养农业和维持生态系统平衡的绿水。要解决水资源短缺问题、改善生态环境、实现水资源的可持续发展,须将绿水纳入到水资源的范畴,利用生态水文模型对蓝水和绿水资源量进行核算,从而实现对流域水资源全面真实的评估。本文以子牙河流域为研究区域,通过卡尔曼滤波数据同化算法融合基于遥感技术的Penman-Monteith模型和SWAT生态水文模型的蒸散发结果,提高SWAT模型的精度,最后采用改进的SWAT模型估算流域蓝绿水资源量。论文主要的研究工作和成果如下:(1)子牙河流域蒸散发量的估算与时空分布规律探究。运用Penman-Monteith模型与遥感技术相结合的方法,估算子牙河流域的陆域蒸散发量,运用改进的道尔顿模型计算水面蒸发量,进而得到流域总蒸散发量。采用GLEAM蒸散发参考数据验证模型的精度,验证结果表明模拟结果具有可靠性,流域多年平均ET为422.9mm,流域ET在404.8-437.0mm范围之间浮动。分析流域多年平均蒸散发量的时空分布特征及变化原因,结果表明土地利用类型和气候要素是影响蒸散发的主要因素。(2)基于集合卡尔曼滤波数据同化算法改进SWAT模型。运用SWAT生态水文模型估算子牙河流域的径流量和蒸散发量,采用水文站点实测径流量和GLEAM蒸散发参考数据验证模型的精度,验证结果表明模型适用于子牙河流域,蒸散发模拟结果满足精度要求,但比与遥感技术结合的Penman-Monteith模型模拟的精度低。利用卡尔曼滤波数据同化算法融合两种模型的蒸散发结果以提高SWAT模型的精度,实现对SWAT模型的改进。同化后的模拟精度略高于P-M模型,但相比SWAT模型,精度提高较为明显。同化结果接近P-M模型的模拟值,数值相差约1mm。(3)基于改进的SWAT模型的子牙河流域蓝绿水资源评估。运用改进的SWAT模型估算流域蓝绿水资源量,多年平均蓝水量为88.9mm,平均绿水量为429.4mm,绿水量是蓝水量的3-5倍。流域多年平均蓝水和绿水的分布均呈现出由西北山区向东南平原地区逐渐增加的趋势;根据不同时相的土地利用数据,计算土地利用转化类型对蓝绿水量变化的贡献率,量化土地利用类型变化对蓝绿水量格局的影响,结果表明土地利用类型是影响蓝绿水量空间格局变化的主要因素。
其他文献
随着深海油田开发运营,越来越多的海底管道投入使用。海底管道是海洋油气输送与储运系统中不可或缺的组成部分,有“海洋油气生命线”之称。高温高压下的石油运输易导致管道的水平向整体屈曲,工程中为控制管道的整体屈曲,常采用沿程铺设枕木的方式。本文针对高温高压下枕木触发海底管道的水平向整体屈曲问题进行了研究,探究了局部土抗力变化对管道水平向整体屈曲的影响,并通过室内模型试验、数值模拟的方法,深入分析了枕木法及
学位
高拱坝施工仿真可视化将施工仿真成果以更加直观和容易理解的方式展示给管理人员,提高了仿真辅助施工方案制定的效率。然而,现有的基于增强现实的施工仿真可视化研究,存在可视化角度受限、系统集成度较低的不足;基于移动设备定位传感器进行移动增强现实相机注册,误差较大且易受施工现场复杂地形限制,从而直接影响移动增强现实可视化效果。为此,本文开展了基于同步定位与地图构建(Simultaneous Localiza
学位
由于沉桩过程对桩周土的扰动会影响其固结和强度特性,因此本文针对扰动对土体固结与强度的影响问题,引入扰动度这一变量来描述土体的扰动程度,并利用室内试验和神经网络预测的手段去进行相关研究,主要研究内容及成果如下:(1)分别对扰动土与未扰动土进行CRL加载固结试验,结果表明扰动度与土体的压缩、固结和渗透特性均存在一定的相关性。同时利用参数归一化的方法获得三种特性表征参数与扰动度和固结压力的关系表达式,相
学位
在港口工程、水利工程等领域的研究中,常采用物理模型实验的方式解决实际的工程问题。例如,以一定的比尺模拟实际工况中的波浪、流、风及地形等自然因素。在水槽或水池造波过程中,波浪传播至边壁或结构物时会产生反射,反射波再返回至造波板处被二次推出,形成二次反射波,严重影响水池中的波浪场。为解决二次反射问题,提出基于频域滤波器方法的主动吸收式造波技术。通过传感器测量波浪信息并传输到控制器中,控制器将波浪信息转
学位
砾石土心墙是堆石坝常见的防渗体,对心墙压实质量的控制是保证大坝安全的关键。砾石土作为心墙的主要填筑材料,对其压实质量的预测成为了研究热点。随机森林算法(Random Forest,RF)相对于多元线性回归等常用算法预测精度高,渐渐成为应用于压实质量预测的主流算法。然而,目前研究中还存在以下问题:(1)决策树数量和随机特征数是影响RF性能的重要参数,而对于RF在压实质量预测中对如何选取决策树数量却缺
学位
筑坝料物的开采是堆石坝施工过程中必不可少的环节,开采料物的块度控制不仅在一定程度上影响着填筑质量,还决定着施工的成本和机械装载效率。现阶段施工现场大多采用人工或机械筛分的方式确定料物的粒度分布情况,无法实现爆破料物粒度全过程快速检测。针对目前料物块度检测模型精确度低、泛化能力差等问题,提出了一种基于深度学习模型与特征选择算法相结合的堆石坝料物粒度数字筛分检测方法,通过软件程序设计开发了“堆石坝料物
学位
Q355钢被广泛地应用于船舶、桥梁、石油储罐以及其他承受荷载较高的工程构件中。在海洋环境中,由于腐蚀环境等多种因素的作用,腐蚀问题频繁发生,直接影响了海洋结构和设施的使用寿命。当腐蚀环境与荷载协同作用于钢结构时,材料所受的损伤比荷载和腐蚀环境独自作用损伤的叠加要大,这种协同作用会使金属材料的延展性降低,产生的破坏具有突发性。因此对于Q355C低合金高强度结构钢在海洋环境与荷载耦合作用下的腐蚀性能的
学位
提曼纳亚河位于我国东北边界区域,属于内陆河流且具有明显的洪枯季差异,常年多发洪水,影响了周边人类的生活,不利于社会发展和未来进一步配合国家宏观水资源调配的水利建设,且目前针对该河流的洪枯季水流差异研究较少。本文以天津大学河流泥沙实验室自主研发的二维水利数学模型为工具,首先从水文分析的角度入手,对提曼纳亚河近50年的水文序列进行了特征分析和变异点判断,在此基础上选取出具有代表性的多个洪枯季特征流量值
学位
随着南水北调等大型调水工程的兴建,预应力钢筒混凝土管(PCCP)逐渐成为了地下生命线工程的重要组成部分,其抗震安全问题日益突出。PCCP管施工过程包括地应力平衡、施加钢丝预应力、铺设管道、回填回填土,对结构安全的影响在地震动力分析中不能忽视;并且在地震载荷作用下,PCCP与管内流体相互作用产生动水压力,流固耦合作用改变了输水系统的动力特性并增大了输水系统的失效概率。然而目前研究未考虑施工过程对PC
学位
波浪和水流是影响海洋水动力条件的重要因素,两者同时存在并相互作用,波浪对水流运动的内部结构会产生驱动效应,水流对波浪传播和破碎等运动过程会产生显著影响,研究波流相互作用的动力现象和运动机理对于预防海洋自然灾害和开发海洋资源具有十分重要的意义。间断有限元方法逐渐受到人们关注,其结合了有限元方法和有限体积方法的优点,具有高阶精度、良好间断捕捉能力和易于并行算法实现等诸多优势,利用其开发新型海洋动力数值
学位