相应水位法在水文预报中的应用

相应水位法是目前洪水作业预报中应用较为广泛的一种简便水文预报方法。它根据河道洪水波运动原理,洪水波上同一位相点（如起涨点、洪峰、波谷）通过河段上下断面时表现出的水位,彼此称相应水位,建立相应水位经验关系,由上断面现时水位预报下断面未来时刻水位的河道洪水预报方法。主要通过对牡丹江长汀子水文站与牡丹江水文站建立洪峰水位相关关系,实现对牡丹江水文站洪峰水位的预报,为牡丹江市防汛调度提供及时的水文信息。     

察尔森水库洪水预报模型的研究与应用

文章结合察尔森流域水文气象以及地形数据,在深入分析流域产汇流特性的基础上,建立基于子流域的流域降雨径流模型及河道水动力模型的洪水预报方案。对降雨产汇流过程进行模拟分析表明,该流域建立的预报模型水量总体平衡,洪峰及过程均满足精度要求,可以对暴雨洪水过程进行较好的模拟。2013年预报察尔森水库最大入库流量误差6.68%,最大8 d洪量误差仅为5.88%,验证了模型的适用性,为察尔森水库精细化调度提供了重要的技术支撑。     

降雨移动对河道洪峰影响研究——以深圳为例

全球气候变化和快速城镇化加剧了城市降雨过程的不稳定性,进而影响城市河道洪水过程,加剧了城市洪涝防治难度。本文以深圳市河湾片区为研究区,利用数值模拟方法研究了降雨移动方向对城市河道洪峰的影响。基于雨强和移动方向的不同组合构建了 1300 个降雨方案,并利用城市洪涝模型分别模拟了各降雨方案条件下的河道洪水过程,从模拟结果中提取河道断面的洪峰流量以构建评价指标,在全区、河道、断面等不同尺度进行了统计和对比分析。结果表明：随着雨强增加,降雨移动方向对河道洪峰的影响会减小;河道下游断面受影响程度明显高于上游断面;单个断面的洪峰受影响程度与降雨过程的移动方向呈现出较强相关性。研究结果可为城市洪涝防治和洪水风险评估提供参考。     

闽江水口水电站水情站网与预报若干技术问题

以我国东南沿海的闽江水口水电站为例 ,研究了河道水情站网布局及其预报方法的理论应用问题后认为 :河道水情站网合理布局应以增设水情专用站为主 ,并建立相应的水位流量关系 ,这是提高水情预报精度的关键 ;而合理布局的技术标准当是河道水情预报方案合格率达到规范要求。采用河道流量演算法和相应水位 (流量 )法 ,对闽江干流 2 8次洪水进行同步验证 ,前者洪峰水位预报误差均小于± 0 2 0m ;比后者精度高许多。此外 ,河道流量演算法可论证高水预报参数外延使用的可行性。     

大流域洪水预报与洪水调度管理方法研究

采用水文学与水力学、确定与随机相结合的方法，研究大流域洪水预报与洪水调度管理。确定性模型采用降雨～径流模型的新安江模型和经验预报方案进行流域流量过程预报，一维非恒定流水力学方法进行河道流量与水位以及蓄滞洪预报。随机模型采用线性动态模型进行下断面水位实时预报，最小二乘递推模型进行误差实时校正。以长江支流修水流域为例，采用新安江模型、经验方案进行万家埠与柘林水库入库洪水预报作为水力学计算的上边界条件，采用一维非恒定流水力学方法进行河道洪水流量、水位计算以及分洪计算。该方法为流域的防洪减灾提供了科学的途径。     

河道数据对流溪河模型预报中小河流洪水的影响

针对琴江流域构建了中小河流洪水预报流溪河模型,分别从河道断面形状、断面尺寸和河道分级的角度定量评估了河道特征数据对应用流溪河模型开展中小河流洪水预报的影响。结果表明:河道分级越多,模型模拟洪水的洪峰流量峰值越大、次洪径流系数越大、洪峰出现时间越早,模拟的洪水过程效果越好;在构建流溪河模型时,假定河道断面为矩形,采用卫星遥感影像估算河道断面尺寸的方法是可行的,模型模拟的洪水过程精度可以满足实际洪水预报的精度要求;利用改进的流溪河模型进行中小河流洪水预报时,以3级河道构建的模型洪水模拟精度最好,可很好地模拟中小河流洪水过程。     

基于Muskingum-Cunge法的河道水位流量预报研究

基于河道流量演算中的经验关系,推求Muskingum-Cunge法参数;并与基于柱蓄和楔蓄的水文水位法、扩散波非线性水位法结合,建立基于Muskingum-Cunge法的河道水位流量预报模型。在淮河中游的应用表明,基于Muskingum-Cunge法的河道水位流量预报模型减少了对资料的依赖,可实现河道流量、水位模拟与预报,效果较好。     

基于导向标准断面法的受冲淤影响洪峰水位预报模型

为有效解决受冲淤影响洪峰水位预报问题,以巴水流域主要控制站马家潭水文站为例,在分析水文站水位-流量关系特性的基础上,采用导向标准断面法建立了受冲淤影响的洪峰水位预报模型。实例验证结果表明,模型水位预报精度较高,能满足马家潭水文站预报精度要求,可以较好解决受冲淤影响洪峰水位预报的难题。     

瓶窑站和余杭站的水位与流量关系分析

位于东苕溪干流上的余杭、瓶窑是青山水库洪水调度及科学合理启用南、北湖滞洪的主要防洪控制节点.根据流域面积小,汇流时间短,预报方案大多采用降雨径流模型,预报计算出来的是洪峰流量,因此,由预报流量推出预报洪峰水位,分析水位与流量关系至关重要.利用近年来的实测洪水资料,对2站的水位流量关系进行了分析.     

2010年6月两湖水系暴雨预报与天气成因分析

2010年6月16～24日,洞庭湖和鄱阳湖水系发生强降雨,两湖水系主要江河均发生超警洪水,鄱阳湖水系抚河、信江洪峰水位接近历史最高。为了解该次强降雨过程,详细分析了两湖水系的降雨实况和造成强降雨的天气成因,并对该次强降雨过程期间所开展的降雨预报与实况进行了检验,认为,采用天气学综合降雨预报方法对该次强降雨过程的预报较为成功,对该次暴雨过程的分析和预报实践可为今后提供宝贵经验和参考。     

基于ν-SVR的雅鲁藏布江羊村站洪水预报模型

为了建立雅鲁藏布江羊村站的洪水预报方案,对ν-支持向量机洪水过程预报模型(ν-SVR)进行了深入研究。针对羊村站以上流域洪水特征和站网分布特点,采用ν-SVR模型方法建立了该站洪水过程预报模型。选取了1998~2004年及2005~2007年汛期洪水和相应降水资料进行了模型率定和检验。结果表明,ν-SVR洪水过程预报模型能很好地控制支持向量个数,在降低模型的复杂程度的同时,能保持良好的预报精度,可用于洪水作业预报。     

基于机器学习模型的数值降雨预报校正

以潮白河流域 12 个站点为研究对象，选取 12 个站点的未来 12?h 不同预见期的预报降水数据，构建基于支 持 向 量机 (support?vector?machine,?SVM) 模 型 、 随 机 森 林 (random?forest,?RF) 模 型 和 多 层 感 知 机 (multilayer perceptron，MLP) 模型的不同预见期预报降雨校正模型，模型输入为站点对应网格及其周边 8 个网格的降雨预报 数据，模型参数采用贝叶斯优化技术进行估计。利用均方根误差和确定性系数评估各模型对不同预见期预报降 水的校正效果。结果表明：未经校正的原始预报在不同预见期的预报精度均较差；各个误差校正模型在率定期与 验证期对不同预见期降雨均具有较好的校正效果；经 SVM、RF 和 MLP 模型校正后，均方根误差的平均值在率定 期分别降低了：54.2%、50.0% 和 20.8%，在验证期分别降低 42.9%、33.3% 和 14.3%；确定性系数的平均值在率定期 与验证期也均有显著提高；3 个误差校正模型中，SVM 模型表现最优，RF 模型次之。研究成果可为其他流域数值 降雨预报数据校正提供参考。     

基于水文要素的闹德海水库入库沙量预测模型

针对水库调度需要,以闹德海水库为背景开展入库沙量预报研究。首先分析水库的入库水沙特性,以确定入库沙量的主要影响因素;进而研究建立基于水文要素的BP神经网络入库沙量预测模型,并利用历史场次洪水资料进行训练学习。结果表明所选择的产沙因子基本能够反映流域降雨-产沙-输沙过程的传递关系,模型可用于入库沙量预报,指导水库实时水沙调度决策。     

多源城市暴雨预报数据融合研究进展

全球气候变化和快速城市化改变了城市水循环过程,加剧了城市暴雨洪涝问题。为有效预报洪水,减轻洪涝灾害,借助水文水力模型对城市水循环的各个环节进行模拟。而单一暴雨预报数据的不确定性是使用水文水力模型模拟预报洪水面临的重大挑战。从城市雨洪模型输入不确定性的角度出发,回顾了暴雨预报技术的发展历程,总结了各种预报方法的特点、适用性和局限性,指出基于单一暴雨预报数据驱动模型预报洪水的不足,提出多源暴雨预报数据融合的基本框架。未来应强化降雨观测和定量降水预报能力,发展多源信息耦合技术,实现高精度、长预见期的洪水预报,为城市防洪减灾提供依据。     

2016年长江第1号洪水预报及调度影响分析

通过分析2016长江第1号洪水的水雨情发展、洪水组成、水情预报、调度还原计算成果等,解析了该场洪水的暴雨洪水特性、预报对调度的支撑作用以及三峡水库调度对城陵矶河段水位的影响。分析表明：金沙江、乌江来水对第1号洪水起筑底作用,三峡区间洪水则为该场洪水造峰,三者最大1d洪量占三峡入库来水比率分别达26.1%,15.6%,38.1%;第1号洪水期间,水情预报为调度决策提供了长预见期、较高精度的前提支撑,78,54,30,6 h预见期的三峡入库洪峰预报误差分别仅为-20.0%,-10.0%,-4.0%,0;三峡水库在第1号洪水期间通过防洪调度将入库洪峰流量削峰38%,最大拦蓄洪量约29亿m3,削减莲花塘站洪峰水位0.39 m左右,避免了城陵矶河段出现超保证水位。     

支持向量回归在贮灰坝渗流监测中的应用

鉴于支持向量机在机器学习方面表现出的良好性能，提出了基于支持向量回归（SVR）算法的贮灰坝渗流监测模型。采用基于平行网格搜索的交叉验证法选择模型参数，避免了参数选择的盲目性、随意性，提高了预测精度。实例分析表明，该渗流监测模型与传统的神经网络（反向传播（BP）网络、径向基核函数（RBF）网络）模型相比，具有预测精度高、泛化能力强等优点，能够快速、准确地预测出指定位置的测压管水位，对贮灰坝水头预报和电厂的安全生产具有实用价值。     

玉符河流域分布式洪水预报模型及应用

玉符河是济南西南部防洪安全的主要威胁,高精度洪水预报是科学调度防洪工程、降低防洪风险的基础。在分析暴雨洪水特征的基础上,识别了流域主要产汇流机制,结合地形、土壤、植被、水库/塘坝分布等下垫面信息,建立了玉符河流域分布式洪水预报模型;选用卧虎山水库2010-2013年4场典型洪水过程率定了模型参数,检验了模型精度;选择典型洪水过程,通过连续模拟结合滚动修正,预估了暴雨过程的流域初始条件,应用区域降水预报数据驱动模型预报流域洪水过程,结果表明模型在72 h预见期内具有较高精度,能够为水库防洪调度提供支撑。     

基于特大暴雨分级的水库上限起调水位分析方法

为提高水库抵御洪水能力,增加洪水调度预警时间,保证水库安全运行,提出了基于特大暴雨分级的水库上限起调水位分析方法,首先分析特定历时暴雨总量范围,在此基础上对可能发生的特大暴雨按雨量进行分级处理,对各级暴雨进行时空分配,应用水文模型模拟洪水过程,并按原有调度方法对研究水库进行调洪演算,进而确定安全运行理想暴雨量,在此基础上进一步研究超过安全运行理想暴雨量的各级特大暴雨,计算对应的上限起调水位,为水库预泄调度提供数据参考,增加防洪预警时间,以确保调洪时坝前最高水位不超过允许上限水位。该方法应用于洪渡河石垭子水库,计算确定了原有调度方法下水库安全运行理想暴雨量,并分析了超过该暴雨量的各级特大暴雨对应的安全运行上限起调水位,为石垭子水库防洪调度提供数据支撑。研究发现,部分中小水库防洪调度存在显著特点,按原有调度方式抵御特大洪水能力有限,新方法能够有效提高水库抵御特大洪水的能力。     

防洪排涝排水一体化模型在洪水风险图编制中的应用

随着城市洪涝灾害频繁发生,编制洪水风险图已成为当前国内外城市防洪减灾工作中重要内容,它可反映区域洪涝成因、量级、特性、危及对象及应急对策等风险信息分布特征。采用水力学方法构建水力学模型模拟研究区域洪水演进情况是洪水风险图编制常用的方法,通过构建考虑河道、城市地下管网、排水系统设施、阻水建筑物、水利工程及调度的防洪排涝排水一体化模型,将城市防洪排涝与排水有机结合,并兼顾流域与区域风险,通过历史降雨对模型进行校核验证,保证模型的可靠性。模拟计算了景德镇市城区因超标准洪水导致防洪墙溃决或城市暴雨可能发生的受淹和积水情况,并根据计算结果绘制洪水风险图,对景德镇市预防外围洪水、降低城市内涝洪水影响及土地利用和城市发展规划等提供决策依据和技术支持。     

降水预报产品在不同水文气象分区中小流域的 适应性评估

以位于不同水文气象分区的屯溪流域和绥德流域为研究对象,选取 TIGGE(THORPEX?Interactive?Garnd Global?Ensemble) 数 据 集 中 NCEP（ National?Centers?for?Environmental?Prediction） 、 ECMWF（ European?Centre?for Medium-range?Weather?Forecasts）、CMA（China?Meteorological?Administration）3 种预报产品的 2010—2015 年控制 预 报 数 据 , 基 于 分 位 数 映 射 法 中的 QUANT（ non-parametric ?quantile ?mapping ?using ?empirical ?quantiles） 法 和 RQUANT（non-parametric?quantile?mapping?using?robust?empirical?quantiles）法进行预报降雨修正,并采用多分类预报 检验、连续型预报检验和概率型预报检验等方法,对不同水文气象分区、不同预报产品和不同修正方法进行比较 与适用性分析;同时,以屯溪流域实测降雨为例,通过增加噪声项对降雨重采样,基于新安江模型分析降雨不确定 性对水文模拟结果的影响。结果表明：在研究流域,所选的预报产品对无雨和小雨期的预报精度都较高,但随着 降雨量的增加,各产品的预报能力均出现较为明显的下降。多分类和连续型检验表明绥德流域的降雨预报效果 更佳,NCEP 和 ECMWF 在研究流域的整体预报精度较高,CMA 的整体预报精度在研究流域略低于其他产品。各 产品在修正后大部分检验指标预报精度提高,其中：ECMWF 在绥德流域修正后预报精度最高,对两种修正方法都 有很好的适用性;在屯溪流域,NCEP 和 ECMWF 在不同修正方法后各指标预报精度各有高低,CMA 在修正后仅 在大雨量级的 TS 评分预报精度高于其他产品。降雨的不确定性会对水文模拟产生消极影响,并导致参数的不确 定性和水文模拟精度的下降。