HEC-HMS模型在岢岚流域的应用研究

针对岢岚流域1967—2007年的场次洪水情况,在基于DEM构建数字模型的基础上,采用HEC-HMS模型,选取SCS-CN值法、SCS单位线法、指数衰退法以及马斯京根法分别对流域产流、坡面汇流、基流以及河道汇流进行计算,进而构建洪水预报模型,并对模型的适用性进行研究。结果表明：率定期与验证期各场次洪水的洪峰流量、峰现时间以及径流深均达到合格水平,确定性系数DC均值分别为0.640、0.612,合格率均为71.4%,均达到乙级预报精度,且模型对小型洪水的模拟精度较大中型洪水更高;HEC-HMS模型在岢岚流域的适用性良好,能为岢岚流域未来洪水预报提供新的依据。     

HEC-HMS水文模型在流域洪水模拟中的应用——以山西石楼县义牒河流域为例

利用HEC-HMS水文模型及Arc GIS平台,对分辨率为30 m的DEM数据进行了预处理和数字流域的提取,并将义牒河流域划分为17个子流域,结合对应的土地利用及土壤类型数据,生成水文模型的基本计算单元,对该流域的降雨径流过程进行了模拟。由于研究区下垫面条件复杂,为了分析不同产汇流方法对洪水的影响,采用2种模拟方案。方案一产流计算选用初损稳渗法、径流计算选用运动波法、河道洪水演算选用马斯京根法;方案二产流计算选用SCS曲线法、径流计算选用SCS单位线法、河道洪水演算选用马斯京根法。结果显示:方案一洪峰合格率为88.9%,DC均值为0.773,洪峰出现时差为10 min;方案二的洪峰合格率为89.9%,DC均值为0.838,洪峰出现时差为8 min。从DC均值、洪峰数值、洪峰出现时差的角度说明该水文模型在义牒河流域的适用性较好。     

新型汇流计算方法及其在缺资料地区的应用

熵法、矩法推求纳什汇流参数需要完整的水文资料,在缺资料地区难以使用,故引入新型汇流计算方法,不依赖水文资料,利用Arc GIS软件,由流域地貌特征推求纳什汇流参数,进而获得时段单位线。选取湿润地区沙埠和半湿润地区马渡王两个流域,应用新型汇流计算方法进行次洪模拟研究,取得了良好效果,克服了熵法、矩法和其他参数优化方法对资料需求较高的不足,为缺资料地区汇流计算提供了新的方法。     

降雨径流预报方案的设计研究

为了对小流域的降雨径流预报方案进行研究,选取湖南省面积为22.1 km2的清水流域为研究对象,产流方案采用C语言编写的程序来实现。对产流方案所模拟的13场洪水进行分析,模拟结果均较好,合格率为83.3%;汇流方案根据降雨历时以及汇流时段的不同,有2条单位线可供选择,用于复核单位线的洪水都取得了较好的模拟结果。设计的降雨径流预报方案在清水流域是完全适用的。     

分布式单位线在河北雨洪模型中的应用

因河北雨洪模型的汇流计算方法难以用于无资料流域,其汇流参数难以获得且不宜移用,为此,将基于数字高程模型的分布式单位线用于河北雨洪模型,并对峪门口流域4场较大洪水过程进行了模拟。结果表明:4场洪水洪峰流量相对误差均<5%,峰现时间误差均<2 h,确定性系数均>0.85,模拟效果令人满意。河北雨洪模型与基于流域地形地貌特征的分布式单位线相结合,可解决无资料流域,特别是山丘地区中小流域的洪灾预警预报等问题。     

不同水文模型在滦河流域对比运用研究

为对比研究不同水文模型在滦河流域的模拟精度,分别选取垂向混合产流模型和VIC模型,以滦河滦县水文站以上流域为研究流域,基于滦县水文站1980—1989年水文资料,对比分析不同水文模型的模拟精度,并在此基础上,定量分析不同蒸发输入和不同计算时段对水文模型模拟的影响。研究结果表明:垂向混合产流模型相比于VIC模型,在滦河流域具有更好的适用性,日模拟相对误差均小于VIC模拟的相对误差,且确定性系数均高于VIC模型;时段步长为0.5 h的次洪模拟,不论是在洪峰峰值模拟还是整个洪峰过程的拟合程度方面模拟精度都要优于计算步长为1 h的次洪模拟;运用Penman-Monteith公式计算的潜在蒸散发作为垂向混合产流模型蒸发输入,模拟的日径流过程总体上优于运用实测蒸发皿蒸发作为蒸发输入的模拟精度。模型的研究成果可以为滦河流域水文模拟和模型研究提供参考价值。     

沭河流域洪水预报的产汇流组合方案优选

针对沂沭泗流域洪水预报问题,选择沭河流域重沟站洪水事件为研究对象,评估了两种产流方法和三种坡面汇流方法的不同组合下洪水模拟精度。 结果表明,CN 曲线数法是研究区最优的产流计算方法,斯奈德单位线和 SCS 单位线均适用于该流域的坡面汇流;CN 曲线数-斯奈德单位线组合是沭河流域最优的产汇流组合方案,洪水预报精度达到乙级以上。     

HEC-HMS水文模型在辽宁省细河流域的应用研究

基于HEC-HMS模型及地理信息系统平台,对辽宁省细河流域分辨率为90 m×90 m的数字高程数据进行预处理和基本计算,提取研究区水网并划分子流域,收集流域范围内土地利用及土壤类型信息,生成水文模拟基本计算单元。构建两套洪水演算方案对洪水过程进行模拟,方案1采用初损后损法、Snyder单位线法、退水曲线法和马斯京根法;方案2选用SCS曲线法、SCS单位线法、退水曲线法、马斯京根法,并根据实测数据对两种方案结果进行对比验证,以期提高细河流域山洪预报工作准确度。结果显示:方案1模拟结果更适用于细河流域实际的山洪预报工作,洪峰流量和径流深合格率分别为91.67%、100%,确定性系数均值0.79;方案2洪峰流量误差为91.67%,径流深误差合格率为83.33%,峰现时差在两场洪水预测中出现较大偏差,平均确定性系数为0.75;方案1中超渗产流计算方法在细河流域更加适用,模拟误差相对较小;两种方案在短时间强降水洪水汇流计算结果上更加精准。该研究成果可为山区小流域洪水灾害非工程设施建设及产汇流模拟提供一定理论依据和方法支撑。     

单元嵌套网格产汇流理论

凭借"大数据"可以精细刻画降雨空间分布和下垫面空间变异性的优势,提出了"大数据"背景下考虑降雨空间分布和下垫面空间变异性对流域产汇流影响的计算方法,即单元嵌套网格剖分流域的方法。通过引入"网格水滴"的概念揭示了流域瞬时单位线的物理本质,对由RodriguezIturbe和Valdes所提出R-V地貌瞬时单位线理论进行补充,分析了等流时线法和单位线法的局限性,提出的单元嵌套网格产汇理论既克服了等流时线法和单位线法的缺点,也吸取了它们的优点,为在"大数据"支撑下统一等流时线和单位线法提供了可行性。     

基于信息熵理论的流域瞬时单位线

基于流域汇流是一种受确定性和随机性因素影响的随机现象，从流域的瞬时单位线等价于水质点在流域内流达时间的概率密度函数入手，引入信息熵理论，提出了一种流域瞬时单位线。这种模型的数学菜同于Ｎａｓｈ瞬时单位线，具有概念不禁，计算简单等优点，并且计算精度等同ａｓｈ时单位线，以圩缺乏水文资料地区的汇流计算也是可行的。     

变步长四阶龙格库塔方法在水文水力计算中的应用

将变步长四阶龙格库塔方法用于水库调洪演算与水面线的计算中。变步长龙格库塔方法,可以有效地避免峰值的错过。以安徽省小水库除险加固工程为例,对该水库采用传统试算方法和变步长龙格库塔方法进行调洪演算和水库溢洪道水面线计算,分别得到了下泄洪水过程线、水位变化过程曲线和溢洪道水面线。结果表明:本方法易于程序设计,精度满足工程要求,可以用于水文水力计算中微分方程的求解。     

雨量插值方法对BTOPMC模型及洪水模拟的影响

以BTOPMC为研究对象和平台,用最邻近插值法、算术平均法、引入面积权重的泰森多边形法、引入泰森多边形的距离反比加权法4种不同的降雨空间插值方法,对3个小流域进行了洪水模拟,分析了各插值方法对模型参数、模拟精度、洪水洪峰流量、峰现时间等的影响。结果表明:引入泰森多边形的距离反比加权法在各插值方法中表现较好,对各流域各场洪水洪峰流量的模拟精度较高,模拟洪峰时刻与其他几种方法相比更接近实测洪峰时刻;BTOPMC模型原有的最邻近插值法在对模型参数进行率定时Nash效率较高,但在验证时比另外3种插值方法低;引入面积权重的泰森多边形法在模拟中表现不稳定。     

二维坡面雨洪水动力模型研究

由降雨产生的坡面洪水运动过程复杂,其可靠模拟仍有待深入。该文建立了基于浅水方程的二维坡面雨洪动力过程模拟的动力波模型,选用单坡、三阶坡面和复杂起伏多变坡面的雨洪运动为数值算例,进行了数值检验并与忽略惯性项的扩散波模型进行了对比分析。结果表明:动力波模型可以较好地模拟洪水过程,在峰现时间,洪峰水位的捕捉和退水过程等方面都表现出优良的特性;而且动力波模型在复杂坡面雨洪过程计算的适应性方面表现更佳。而扩散波模型在计算精度和稳定性方面都相对要差。虽然扩散波模型在单坡面算例中的计算精度也较高,但因受忽略惯性项的影响,退水过程有明显偏离。     

小流域截洪沟洪峰流量计算方法研究与比较

截洪沟洪峰流量是截洪沟设计的重要参数。通过工程实例分析比较三种截洪沟洪峰流量计算方法,研究了降雨历时、山洪容重和重现期对三种方法洪峰流量的影响,并分析了各方法主要影响因素的显著程度。结果表明,对于工程实例,方法1(水土保持工程设计规范)和方法3(室外排水设计规范)的结果较接近,更偏安全。洪峰流量随降雨历时的增大逐渐减小,两者呈幂函数关系;洪峰流量随山洪容重的增大而增大,两者基本呈指数函数关系;洪峰流量随重现期的增大基本呈对数增长趋势。方法1和方法3各因素的影响程度从大到小排序为汇流面积降雨历时径流系数重现期;方法2(开发建设项目水土保持技术规范)各因素的影响程度从大到小排序为汇流面积径流系数重现期高含沙山洪容重。     

瓯飞一期围垦工程排涝规模优化计算

根据排涝标准及闸门调度控制原则,采用平面二维数学模型对瓯飞一期围垦工程进行排涝规模优化计算,针对感潮地区围垦工程排涝布局复杂、计算工况较多等情况,将正交试验法应用到优化计算中,减少了计算组次,提高了效率;根据极差分析法找出了围区最高洪水位影响因素的主次顺序,从而进一步优化了排涝规模组合方案。通过计算推荐两个较优方案,两个方案的排涝宽度均比设计方案总净宽小,减少了工程投资,为设计及工程运行提供了依据。     

向家坝水电站施工导流规划与设计

针对向家坝水电站特殊的自然条件和工程布置特点,其施工导流经过对多个方案进行比较,从施工布置、后期度汛、施工期通航、发电工期等方面考虑,选择了第一期围左岸、第二期围右岸的分期导流方案。文中对该方案进行了简要介绍,并介绍了有关导流建筑物,以及二期纵向混凝土围堰堰基覆盖层采用了沉井群等综合处理方案和二期导流采用的底孔加缺口联合泄流方式。     

西江中上游型洪水影响下龙滩水库调度特性初探

为探讨龙滩水库对西江中上游型洪水的防洪削峰作用,选取"96·7"中上游型洪水作为典型洪水,拟定4种龙滩水库调度方案,采用率定和验证后的西江中游河网及梯级水库水动力数学模型,分别对典型洪水及频率为0.2%、1%和2%水文条件下的4种梯级水库调度方案进行了模拟计算和分析。结果显示,该水动力学模型能很好地模拟洪水特性参数的时间变化规律以及水库的运行调度过程;对于"96·7"典型中上游型洪水,由于红水河洪水较小,梧州断面流量以柳江来水为主,龙滩水库调度对梧州断面削峰效果有限;但针对中上游型不同频率的大洪水,采用提前启用龙滩水库的调度方案能有效削减梧州断面的洪峰值;其中,龙滩水库采用发电流量控泄的方案可以达到防洪和发电效益的统一。     

An ocean circulation model based on Eulerian forward-backward difference scheme and three-dimensional,primitive equations and its application in regional simulations简

A two-time-level, three-dimensional numerical ocean circulation model is established with a two-level, single-step Eulerian time-difference scheme. The mathematical model of the large-scale oceanic motions is based on the terrain-following coo-rdinated, Boussinesq, Reynolds-averaged primitive equations of ocean dynamics. A simple but very practical Eulerian forward-back-ward method is adopted to replace the most preferred leapfrog scheme as the time-difference method for both barotropic and barocli-nic modes. The forward-backward method is of the second order of accuracy, requires only once of the function evaluation per time step, and is free of the computational mode inherent in the three-level schemes. It is superior in many respects to the original leapfrog and Asselin-filtered leapfrog schemes in the practical use. The performance of the newly-built circulation model is tested by simula-ting a barotropic （tides in marginal seas of China） and a baroclinic phenomenon （seasonal evolution of the Yellow Sea Cold Water Mass）, respectively. The three-year time histories of four prognostic variables obtained by the POM model and the two-time-level model are compared in a regional simulation experiment for the northwest Pacific to further show the reliability of the two-level scheme circulation model.