垄沟集雨系统Laio土壤水分动态随机模型参数敏感性分析及优化 被引量：2

1

作者 尹鑫卫 李晓玲 +1 位作者 王琦 张永梅 《中国生态农业学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期746-758,共13页

水文模型参数的敏感性分析、优化和验证对提高模型计算精度和效率具有重要意义。为探讨Laio土壤水分动态随机模型(Laio模型)各参数在垄沟集雨系统的敏感性,同时,确定参数优化和模型验证的最佳方案,本文结合多因素敏感性分析法以及改进... 水文模型参数的敏感性分析、优化和验证对提高模型计算精度和效率具有重要意义。为探讨Laio土壤水分动态随机模型(Laio模型)各参数在垄沟集雨系统的敏感性,同时,确定参数优化和模型验证的最佳方案,本文结合多因素敏感性分析法以及改进单纯形法(ISM)、粒子群优化算法(PSO)和混合粒子群优化算法(HPSO),利用中国气象局定西干旱气象与生态环境试验基地2012—2013年垄沟集雨燕麦生长季降雨、径流和土壤水分等实测数据,对垄沟集雨系统Laio模型的13个参数进行敏感性分析、优化和验证。结果表明,平均降水量α和凋萎系数s_w对土壤水分概率密度函数p(s)最敏感,p(s)对参数α的敏感性在低土壤含水率下更明显,对参数s_w的敏感性在高土壤含水率下更明显;3种算法(ISM、PSO和HPSO)的优化参数值均能对垄沟集雨系统土壤水分概率密度函数进行较好模拟,峰值(CPV)、峰值位置(PP)和95%置信区间(CI95%)实测值与模拟值的相对误差均小于10%,CM指数均大于0.5;同时,HPSO算法优化参数的模拟效果和收敛速度均显著优于PSO算法和ISM算法,能较显著克服ISM算法和PSO算法存在的缺陷。HPSO算法可作为垄沟集雨系统土壤水分动态随机模型参数优化的待选方案。 展开更多

关键词 垄沟集雨系统 土壤水分动态 laio土壤水分动态随机模型 敏感性分析 模型参数优化

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基于HYDRUS-1D模型的水库近坝区土壤水分动态模拟 被引量：1

2

作者 黎洪德 董小涛 李巧玲 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第7期34-40,共7页

为探究五强溪水库近坝区土壤水分动态变化规律,以研究区内土壤墒情站为研究对象,利用实测逐日降雨与逐日蒸发数据驱动HYDRUS-1D模型反演土壤水力特性参数,分别在深度为10、20、40 cm观察点处进行土壤水分动态模拟,探讨研究区土壤水分动... 为探究五强溪水库近坝区土壤水分动态变化规律,以研究区内土壤墒情站为研究对象,利用实测逐日降雨与逐日蒸发数据驱动HYDRUS-1D模型反演土壤水力特性参数,分别在深度为10、20、40 cm观察点处进行土壤水分动态模拟,探讨研究区土壤水分动态变化规律及模型的应用效果。结果表明:不同观察点土壤水分模拟值与实测值的决定系数平均值为0.74,纳什效率系数平均值为0.71,均方根误差在0.011~0.035 cm^(3)/cm^(3)之间;0~10 cm深度的土壤水分对降雨和蒸发的响应最灵敏,波动最大;在水库主汛期(4—6月份)土壤水分变化平稳,且保持在较高的水平;研究期内7—12月份土壤水分在较大降雨情况下出现短暂饱和,土壤干湿变化明显,模拟值与实测值吻合度较高;整体上,HYDRUS-1D模型在研究区土壤水分动态模拟中具有较高的精度,可为研究区土壤水分估计及其动态变化规律研究提供有效方法。 展开更多

关键词 土壤水分动态 水库近坝区 HYDRUS-1D模型 参数反演 墒情站

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辽西地区冻风积土水分迁移特征的研究 被引量：8

3

作者 张树光 张向东 易富 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期418-422,共5页

对辽西地区的风积土进行了冻结过程的水分迁移试验,获得了含水量随温度和时间的变化规律;基于连续介质力学和热力学理论,建立了冻结过程中水分迁移的动力学模型,并采用差分解法进行了数值模拟分析;借助于扫描电镜从微观上研究了冻结过... 对辽西地区的风积土进行了冻结过程的水分迁移试验,获得了含水量随温度和时间的变化规律;基于连续介质力学和热力学理论,建立了冻结过程中水分迁移的动力学模型,并采用差分解法进行了数值模拟分析;借助于扫描电镜从微观上研究了冻结过程中试样内部土颗粒的排列变化,从而揭示风积土的水分迁移特征。研究结果表明:时间和温度决定了水分迁移的充分性,温度的变化随深度的增加而具有衰减性,并且在冻结峰面附近形成一个冻结含水量峰值;在靠近顶端的一定深度内,冻结后的含水量并没有持续增加,反而有减小的趋势;通过扫描图像可以看出,土颗粒的重新排列直接反映了水分迁移的状态。 展开更多

关键词 风积土 水分迁移 试验 动力学模型 数值模拟 微观观测

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土壤氮素矿化的温度水分效应 被引量：69

4

作者 巨晓棠 李生秀 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 1998年第1期37-42,共6页

应用一级反应动力学模型分析了不同温度、水分条件下间歇淋洗和分次提取通气培养法生成的累积净矿化氮与时间的关系。结果表明，温度对土壤氮素矿化速率常数有明显影响。间歇淋洗加砂培养的回归式为:1ogK=6.80-2497/T;不加砂培养为:1ogK... 应用一级反应动力学模型分析了不同温度、水分条件下间歇淋洗和分次提取通气培养法生成的累积净矿化氮与时间的关系。结果表明，温度对土壤氮素矿化速率常数有明显影响。间歇淋洗加砂培养的回归式为:1ogK=6.80-2497/T;不加砂培养为:1ogK＝4.19-1817／T;分次提取培养为:logK=6.47-2937／T。矿化速率常数与水分含量符合直线关系，矿化氮量随水分含量的升高而增加。温度、水分对矿化速度有明显的正交互作用。 展开更多

关键词 土壤氮素矿化 温度效应 水分效应 一级动力学模型

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四川盆地丘陵区土壤水分的动态及其随机模拟 被引量：6

5

作者 王改改 吕家恪 魏朝富 《中国农村水利水电》 北大核心 2009年第11期22-26,共5页

土壤水分动态的研究是定量理解植被对水分胁迫响应、土壤养分循环的水文控制、植物水分竞争等生态系统动态的关键,是目前国内外的研究热点。利用2004-2007年逐日的土壤水分监测数据,结合修正后的laio土壤水分动态随机模型,研究了四川盆... 土壤水分动态的研究是定量理解植被对水分胁迫响应、土壤养分循环的水文控制、植物水分竞争等生态系统动态的关键,是目前国内外的研究热点。利用2004-2007年逐日的土壤水分监测数据,结合修正后的laio土壤水分动态随机模型,研究了四川盆地丘陵区(重庆铜梁虎峰)土壤水分的动态特征及其laio模型在亚热带气候条件推求土壤随机动态特征的适用性。结果表明:监测年内各层土壤水分无论在枯水年还是平水年均差异显著,其中连续平水年土壤水分的含量和变异系数均高于枯水年,枯水年后的平水年低于枯水年;受四川盆地季节性干旱和作物生长的影响,土壤水分的季节变化可分为稳定期、消耗期、波动期;土壤水分含量的垂直变化并非完全随着土壤深度的增加而增加。 展开更多

关键词 土壤水分动态 概率密度函数 随机模型

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土层地震反应分析的研究现状 被引量：16

6

作者 齐文浩 薄景山 张忠利 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2010年第S1期368-372,共5页

从确定性分析和不确定性分析两方面对土层地震反应分析的研究现状进行了系统总结。确定性分析以土层地震反应分析方法发展为顺序,介绍了等效线性化方法基本原理及其若干进展、非线性模型的构建形式及其发展状况;不确定性分析以土层地震... 从确定性分析和不确定性分析两方面对土层地震反应分析的研究现状进行了系统总结。确定性分析以土层地震反应分析方法发展为顺序,介绍了等效线性化方法基本原理及其若干进展、非线性模型的构建形式及其发展状况;不确定性分析以土层地震反应分析为方法应用随机过程理论所作的假定为线索,介绍了随机过程理论在土层地震反应分析中的研究、应用及其进展。最后对土层地震反应分析的发展方向进行了分析和展望。 展开更多

关键词 土层地震反应 等效线性化 非线性模型 随机过程

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渭北旱区冬小麦田土壤水分动态及农田水分平衡的研究 被引量：9

7

作者 毛瑞洪 严菊芳 《干旱地区农业研究》 CSCD 北大核心 1995年第4期52-57,66,共7页

在合阳基点３年（１９９１～１９９４）试验资料基础上，根据ＳＰＡＣ观点和农田水分平衡法，系统分析了渭北旱塬冬小麦田土壤水分动态变化规律，研究了冬小麦田水分收支状况和土壤贮水、供水、失水、耗水等水分循环规律，查明了冬小麦... 在合阳基点３年（１９９１～１９９４）试验资料基础上，根据ＳＰＡＣ观点和农田水分平衡法，系统分析了渭北旱塬冬小麦田土壤水分动态变化规律，研究了冬小麦田水分收支状况和土壤贮水、供水、失水、耗水等水分循环规律，查明了冬小麦的需水亏缺量，亏缺期；并通过统计分析，建立了冬小麦产量和农田蒸散量的数学模型，可为农业生产提供科学依据。 展开更多

关键词 农田水分平衡 冬小麦 土壤水分动态

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利用土壤水动力学模型预测麦田土壤水分的研究 被引量：12

8

作者 周良臣 《节水灌溉》 北大核心 2007年第3期10-13,17,共5页

通过有限差分法,用田间实测土壤水分动态资料反求冬小麦根系吸水速率,建立了由土壤水分动态资料反求的冬小麦一维根系吸水模型,同时根据实测冬小麦根长密度资料,建立了改进Feddes模型形式的冬小麦一维根系吸水模型。模拟结果表明,两模... 通过有限差分法,用田间实测土壤水分动态资料反求冬小麦根系吸水速率,建立了由土壤水分动态资料反求的冬小麦一维根系吸水模型,同时根据实测冬小麦根长密度资料,建立了改进Feddes模型形式的冬小麦一维根系吸水模型。模拟结果表明,两模型基本能够正确反映冬小麦根系吸水的实际状况,满足生产要求。 展开更多

关键词 土壤水分 冬小麦 根系吸水速率

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植被覆盖与土壤水分的动力学模型 被引量：8

9

作者 卢敬华 陈伟 《成都气象学院学报》 1998年第3期209-216,共8页

根据生态环境中的实况，建立了一个植被覆盖与土壤水分的动力学模式，能描述它们的相互作用。通过对模式的定性分析有如下初步结论：植被及其凋落物的存在大大改善了土壤对降水的入渗与吸收的能力。土壤水分随植被覆盖的变化（上升或下... 根据生态环境中的实况，建立了一个植被覆盖与土壤水分的动力学模式，能描述它们的相互作用。通过对模式的定性分析有如下初步结论：植被及其凋落物的存在大大改善了土壤对降水的入渗与吸收的能力。土壤水分随植被覆盖的变化（上升或下降）取决于具体的立地条件。 展开更多

关键词 植被覆盖 土壤水分 动力学模式

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基于多维AR模型的近海风机振动特性

10

作者 龙丽吉 康海贵 高鑫林 《中国港湾建设》 2015年第3期9-13,共5页

基于自然风特性,通过考虑结构结点间风速时程的空间相关性,采用多维AR模型模拟海上风机塔架脉动风荷载时程。在考虑桩-土-风机塔架系统相互作用的基础上,建立了三维有限元模型,分析了风机结构的固有频率及模态振型,对比研究了在不同方... 基于自然风特性,通过考虑结构结点间风速时程的空间相关性,采用多维AR模型模拟海上风机塔架脉动风荷载时程。在考虑桩-土-风机塔架系统相互作用的基础上,建立了三维有限元模型,分析了风机结构的固有频率及模态振型,对比研究了在不同方向风荷载作用下结构的位移、应力时程。结果表明:虽然不同入射风向对塔筒顶端的位移极值影响不大,但对局部位移和最大应力有显著的影响,结构应力的极值点出现在桩基与塔筒的连接段上。研究结果可为海上风机三桩基础布置、桩基承载力设计、结构强度设计、风机塔架的抗风提供参考。 展开更多

关键词 AR模型 随机风场模拟 动力响应 桩-土-风机塔架系统

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民勤绿洲自然稀疏人工梭梭林土壤水分动态 被引量：9

11

作者 丁爱强 徐先英 +4 位作者 刘江 崔文天 张荣娟 赵鹏 付贵全 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2018年第5期192-198,共7页

为探明自然稀疏林带不同密度对土壤水分动态的影响,建立了土壤水分与林分密度之间数量关系的数学模型。以民勤绿洲—荒漠过渡带自然稀疏的人工梭梭林为研究对象,通过长期土壤水分定位观测,对不同自然稀疏密度梭梭林土壤水分时空动态及... 为探明自然稀疏林带不同密度对土壤水分动态的影响,建立了土壤水分与林分密度之间数量关系的数学模型。以民勤绿洲—荒漠过渡带自然稀疏的人工梭梭林为研究对象,通过长期土壤水分定位观测,对不同自然稀疏密度梭梭林土壤水分时空动态及密度与土壤水分之间的关系进行了研究。结果表明:(1)不同密度人工梭梭固沙林土壤水分随时间的变化可分为4个阶段:3月初—5月中旬,是土壤水分回升期;5月下旬—9月下旬,土壤水分在丰水年(2015年)为动态平衡期,在枯水年(2016年)为消耗期;10月、11月为水分消退期,12月—翌年2月份,是土壤水分低稳期;(2)雨养条件下,梭梭对土壤水分的消耗主要发生在40cm以下层,且密度越大消耗越大,变异系数也越大;浅层(0—40cm)土壤水分变化剧烈,但与林带密度之间的规律不明显;(3)林带土壤剖面平均水分含量无论在全年还是在生长季或非生长季,均随密度的增大而减小;(4)不同退化程度人工梭梭林土壤水分含量与密度之间呈负相关,模型表达式为:Y=394.67 D2-68.769 D+6.526(0≤D≤0.165),R2=0.934。不同密度人工梭梭林土壤水分随季节的动态变化趋势基本一致,但是受极端降雨事件的影响,在不同年份生长季土壤水分的变化不一致;密度与土壤水分含量之间的的关系可以用二次函数模型来反映。 展开更多

关键词 自然稀疏 密度 土壤水分 时空动态 数学模型 人工梭梭林

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人工草地土壤水系统动力学模型与过耗恢复预测 被引量：10

12

作者 李细元 陈国良 《水土保持研究》 CSCD 1996年第1期166-178,共13页

针对黄土丘陵沟壑区人工草地深层土壤水分严重亏缺问题，首次利用系统生态原理及计算机仿真手段，初步建立休闲草地土壤水分系统动力学模型，提出长历时（多年），大厚度（５ｍ）土壤水分动态仿真和模型参数获取有效方法，预测特定地区... 针对黄土丘陵沟壑区人工草地深层土壤水分严重亏缺问题，首次利用系统生态原理及计算机仿真手段，初步建立休闲草地土壤水分系统动力学模型，提出长历时（多年），大厚度（５ｍ）土壤水分动态仿真和模型参数获取有效方法，预测特定地区（宁夏固原上黄试区）休闲草地不同水文年型深层土壤水分恢复年限。 展开更多

关键词 人工草地 土壤水分 动力模型 仿真预测

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黄土丘陵区主要树种土壤水分动态变化特征及影响因子 被引量：10

13

作者 任婧宇 乔雨宁 +1 位作者 闫璐瑶 陈云明 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2022年第6期73-80,89,共9页

为揭示黄土丘陵区土壤贮水状况与植被生长的关系,得到该区最优适生树种,以4类树种作为研究对象,基于ECH_(2)O-5TM监测系统和U30-NRC气象站2019—2020年每30 min数据,采用Excel和SPSS对土壤体积含水量、降雨、空气温度、空气相对湿度进... 为揭示黄土丘陵区土壤贮水状况与植被生长的关系,得到该区最优适生树种,以4类树种作为研究对象,基于ECH_(2)O-5TM监测系统和U30-NRC气象站2019—2020年每30 min数据,采用Excel和SPSS对土壤体积含水量、降雨、空气温度、空气相对湿度进行月、季节尺度处理,运用多重差异性比较和曲线估算阐释了该区土壤水分时间变化特征及其与影响因子的关系。结果表明:(1)刺槐(Robinia pseudoacacia)、辽东栎(Quercus wutaishanica)、侧柏(Platycladus orientalis)土壤水分分为耗损期(5—10月)、衰退期(10月—次年1月)、提升期(2—4月)及低位期(3—5月),油松(Pinus tabuliformis)和撂荒地对照(CK)在1—5月则表现为稳升期,各树种土壤水分和降雨存在约30 d的滞后时差。(2)50—80 cm土壤剖层处于水分高峰,随着深度的增加,不同树种土壤水分存在正负变化趋势;油松土壤水分在表层(20 cm)变异程度最弱。(3)全年与非生长季时期辽东栎土壤水分状况最佳,生长季时期辽东栎、撂荒地对照和油松土壤水分显著大于其余树种,同树种不同时期土壤水分未表现出显著差异。(4)不同树种土壤水分与温度呈负相关性,与降雨和湿度表现为正相关关系,土壤水分与降雨量之间存在阈值(约70 mm)。综上,黄土丘陵区主要树种土壤水分在生长季时期变化最为显著,辽东栎和油松土壤水分在不同时间阶段均较为充沛,可作为当地贮水保水树种选择。 展开更多

关键词 土壤水分 时空动态变化 气象因子 拟合模型 黄土丘陵区

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松针覆盖土壤的水分动态及其HYDRUS模拟 被引量：1

14

作者 罗皓峰 杨启良 《湖南农业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期692-699,共8页

为准确还原松针覆盖条件下的土壤水分动态变化规律,设置0.29、0.58、0.87g/cm^(2)共3个不同的松针覆盖水平(分别记为F_(1)、F_(2)、F_(3))和不覆盖松针处理(F_(0))进行一维土柱垂直入渗试验,以van Genuchten模型为基础,针对松针覆盖层... 为准确还原松针覆盖条件下的土壤水分动态变化规律,设置0.29、0.58、0.87g/cm^(2)共3个不同的松针覆盖水平(分别记为F_(1)、F_(2)、F_(3))和不覆盖松针处理(F_(0))进行一维土柱垂直入渗试验,以van Genuchten模型为基础,针对松针覆盖层的特性设置相应的水力特征参数,并使用HYDRUS-1D对土柱入渗和蒸发过程进行模拟。结果表明:与F_(0)相比,松针覆盖处理F_(1)、F_(2)、F_(3)的土壤蒸发量随松针覆盖层厚度增加而逐渐减少,松针覆盖处理能明显降低土壤蒸发量;松针覆盖土壤会优先蒸发松针覆盖层内部的水分,F_(3)在0~300 min时段内始终保持着3种覆盖处理中最高的时段蒸发量和累计蒸发量,且时段蒸发量呈现出随时间逐渐减小的趋势;4种处理的土壤含水量空间分布主要在5 cm以上的浅层土壤中表现出较大的区别,试验截止时,F_(1)、F_(2)、F_(3)在该深度下的地表土壤含水量较F_(0)提升比例分别为67.3%、94.9%、110.2%;7.5~17.5 cm深度下,F_(1)、F_(2)、F_(3)的土壤含水量相比F_(0)的均有提升,但相互之间差距不明显;4种处理在20cm以下的深层土壤含水量虽然较为接近,但湿润锋深度随覆盖量增长呈现逐渐增加的趋势;HYDRUS-1D模型的模拟值同实测值间的均方根误差低于0.025,相关系数高于0.6,拟合程度较好。 展开更多

关键词 松针覆盖 土壤水分动态 土壤蒸发量 土壤含水量 van Genuchten模型参数 HYDRUS模拟

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内蒙古地区玉米农田土壤墒情动态预测模式 被引量：14

15

作者 侯琼 郝文俊 《干旱地区农业研究》 CSCD 北大核心 2000年第4期50-56,共7页

根据多年实际观测资料 ,在土壤水分平衡参数模拟方法的基础上 ,利用初始土壤有效水分贮存量、降水量和实际蒸散量三要素 ,建立了 0 cm～ 50 cm土层的土壤水分动态预测模式 ,提出了玉米农田土壤墒情评估方法。通过 1 0个区域的试用 ,土... 根据多年实际观测资料 ,在土壤水分平衡参数模拟方法的基础上 ,利用初始土壤有效水分贮存量、降水量和实际蒸散量三要素 ,建立了 0 cm～ 50 cm土层的土壤水分动态预测模式 ,提出了玉米农田土壤墒情评估方法。通过 1 0个区域的试用 ,土壤水分预测准确率在 80 %左右 ,墒情预测准确率可达 90 %以上。 展开更多

关键词 玉米农田 墒情预测 动态模式 内蒙古自治区

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三峡库区柑橘土壤水分动态变化的自回归积分滑动平均模型构建

16

作者 张明博 朱士江 +7 位作者 徐文 张涛 刘彩虹 彭玉强 王斌 李虎 王浩 贵树彪 《安徽农业科学》 CAS 2021年第11期1-4,共4页

采用时间序列分析法,针对三峡库区柑橘树根区60 cm深土壤水分建立ARIMA(1,1,1)模型。结果表明,拟合区与预测区相对误差分别为0.37%~7.67%、2.83%~5.56%,平均相对误差分别为4.33%、4.52%,均小于5%。该模型可以很好地模拟与预测柑橘树根... 采用时间序列分析法,针对三峡库区柑橘树根区60 cm深土壤水分建立ARIMA(1,1,1)模型。结果表明,拟合区与预测区相对误差分别为0.37%~7.67%、2.83%~5.56%,平均相对误差分别为4.33%、4.52%,均小于5%。该模型可以很好地模拟与预测柑橘树根区土壤水分的变化趋势,可以进一步应用在其他作物根区的土壤水分监测,为农作物优质生长、节水灌溉提供技术支撑。 展开更多

关键词 ARIMA模型 构建 时间序列分析 柑橘 土壤水分 动态变化 三峡库区

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精细化洪水过程及土壤水动态模拟

17

作者 邝录章 童冰星 +3 位作者 李巧玲 石彬 龚定 谭君 《水力发电》 CAS 2023年第1期14-18,共5页

结合中国科学院地理科学和资源研究所云平台提供的1 km分辨率土壤质地、数字高程模型和遥感影像等数据,估计自由水蓄水容量等参数,提取河道宽度的空间分布。利用分布式降雨径流模型—栅格新安江模型对五强溪区间流域2016年~2020年间11... 结合中国科学院地理科学和资源研究所云平台提供的1 km分辨率土壤质地、数字高程模型和遥感影像等数据,估计自由水蓄水容量等参数,提取河道宽度的空间分布。利用分布式降雨径流模型—栅格新安江模型对五强溪区间流域2016年~2020年间11场洪水过程进行精细化模拟,以2016050703号洪水为例,逐小时输出土壤自由水含量时空动态变化。栅格新安江模型计算的径流深、洪峰流量和峰现时间误差均低于新安江模型,能够对五强溪区间流域的洪水过程进行较合理的模拟;相较新安江模型,栅格新安江模型可以进一步精细化输出土壤水时空动态变化过程,为洪水风险预警预报、土壤墒情模拟和抗旱减灾等工作提供依据。 展开更多

关键词 精细化模拟 降雨径流过程 土壤水时空动态变化 参数空间分布 栅格新安江模型

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