洪水超前预警综合评价方法研究及应用

从满足防洪预警的实际需求出发,构建了一种新型的洪水超前预警合理性"精度-可靠度"评价方法,即将洪水量级预报精度评价与预报结果可靠性评价相结合,进行洪水超前预警的综合评价方法。以黄河一级支流湫水河流域为例,开展该综合评价方法的适用性研究。利用随机森林模型对湫水河流域1980—2010年23场洪水进行超前预警,通过综合评价方法得到:在进行洪水预警精度评价时,合格率为83%;进行洪水预警可靠度评价时,合格率为100%;综合评价的合格率为92%,评价等级为"优"。研究结果表明该综合评价方法在洪水超前预警的合理性评价方面具有较好的适用性。     

基于HEC-HMS水文模型的流域洪水临界雨量模拟分析

为提高大清河流域拒马河水系紫荆关流域山洪模拟及预报的准确性,推求紫荆关流域临界雨量,以期为流域山洪预报预警提供参考。基于紫荆关流域实测场次暴雨洪水数据及流域下垫面资料,构建了紫荆关流域HEC-HMS水文模型,以不同缩放比例的典型降雨过程为输入,通过大量模型运行计算,推算了流域不同土壤湿度条件下的临界雨量。研究结果表明,构建的流域HEC-HMS模型率定期及验证期的模拟洪峰及洪量的相对误差均在20%以内,能够满足精度要求,HEC-HMS模型可用于紫荆关流域洪水模拟与洪水预警。流域前期土壤湿度条件为影响临界雨量的一个重要因素,不同流域前期土壤湿度条件下,临界雨量也各有不同。研究成果对完善流域山洪灾害预警预报计算方法具有重要的指导意义。     

基于PDM的飞来峡水库实时水文预报模型

水文预报模型是实时预报预警系统的核心。基于新型的概率水文预报PDM(The Probability Distributed Model),构建了北江流域飞来峡水库概率水文预报模型。将整个流域划分为18个子流域,对每个子流域分别建立PDM,并采用历史降雨流量数据序列对各子流域和流域PDM进行参数率定;以横石站为参考站,采用52场次实测历史洪水进行模型验证和精度评定,洪峰预报合格率为99%,精度等级为甲等,模拟精度高,说明了PDM结构和参数取值的合理性,以及模型在该流域的适用性。     

宁夏固原小河流域暴雨洪水预报技术研究

宁夏固原小河流域为六盘山区季节性河流,暴雨洪水涨落快,洪水预报误差较大,开展HEC-HMS模型在该流域的适用性研究,为宁夏山丘区暴雨洪水预报提供一种新途径。利用实测1987—2017年水文气象资料,依据流域DEM数据结合流域出口信息划分子流域计算单元,利用遥感影像结合GIS技术提取流域信息,选用SCS径流曲线法、 Snyder单位线法、马斯京根法进行模拟预报。结果表明:模型率定期11场洪水,洪峰相对误差在20%以内,峰现时差在1 h以内的占比为72.73%,Nash效率系数在0.7以上的占比为81.82%;模型验证期6场洪水,洪峰相对误差在20%以内,峰现时差在1 h以内,Nash效率系数在0.7以上的占比为83.33%,模型模拟效果较好,预报精度达到《水文情报预报规范》规定的乙等,可用于指导宁夏固原小河流域的山洪预报工作。     

FFMS模型与HEC-HMS模型在暴雨洪水预报中的应用比较

针对小流域暴雨洪水预报难的问题,利用模块化小流域暴雨洪水预报FFMS(Flash Flood Modul Simulation System)模型和HEC-HMS(Hydrologic Engineering Center Hydrological Model System)模型,以河南栾川、韩城及辽宁郝家店、梨庇峪4个山丘区小流域为例,对比分析了4个流域的暴雨洪水预报过程,以洪峰相对误差、峰现时间误差以及纳什系数等为评价准则,比较和分析了2个模型的预报精度和适用性。实例验证结果表明:虽然2种模型均能实现小流域暴雨洪水的预报,但从3个评价准则的结果来看,FFMS模型的预报精度优于HEC-HMS模型。研究成果证明了FFMS模型在山丘区小流域暴雨洪水预报中的有效性和可行性,可以在类似山丘区小流域暴雨洪水预报中进行推广应用。     

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。     

随机森林模型在悖牛川洪水预报中应用研究

黄土丘陵区干旱半干旱流域的产汇流机理十分复杂,再加之人类活动对下垫面的强烈干扰,导致现有的水文模型预报精度总体不高,其洪水预报问题一直是水文研究中的难点。随着水文气象资料的累积,数据挖掘技术可为该地区洪水预报研究提供新思路。以黄河中游悖牛川为研究流域,建立随机森林模型开展1981—2007年间48场暴雨洪水过程的模拟研究;结果表明,该模型在场次洪水模拟中的平均确定性系数为0. 81,平均洪峰误差为-2%,模拟预报合格率为75%。研究可为黄河干旱半干旱地区洪水预报研究提供有益的借鉴与参考。     

卡洛特水库集水区洪水特性与预报方法分析

2018年,卡洛特水电站建设正处于截流的关键时期,因此,对该工程所在流域的洪水特性进行了分析研究,优化预报方案以及提高洪水预报的精度,对于水电站施工期建设将具有重大的意义。对Karot流域发生的两场典型洪水进行了分析。在分析的过程中,采用常规的预报方法建立了预报模型,并以此作为现有的Karot洪水预报方案的补充和丰富,以提高对大中型洪水预报的能力。采用率定出的预报模型对两场洪水进行了模拟演算。模拟结果表明,区间Ⅱ最大流量与洪峰出现时间的误差值较小,皆能满足预报精度的要求。     

基于ANFIS的黄河灵口流域水文预报模型

运用ANFIS在环境水文要素与出口断面流量之间建立了洪水预报模型,模型输入为归一化的平均降雨强度、雨强距离指数、植被指数,输出为流域出口断面的洪峰流量,采用混合学习算法进行参数率定。在黄河灵口流域的应用结果表明:模型验证误差不超过15%,符合较高精度等级洪水预报的要求。     

乌溪江流域自动洪水预报系统研究与应用

由于预报模型的局限性和实时信息的不完善,洪水预报过程存在一定误差。利用自动预报模型和人工预报参数交互式修改相结合的方式可提高洪水预报精度。在乌溪江流域自动洪水预报系统研究中,采用径流系数控制前期雨量损失总量,通过调整雨量损失进行产流计算,根据时段降雨的降雨中心和降雨强度选用单位线进行汇流计算。同时在自动化洪水预报基础上配以预报人员的多年预报经验,完成可实时修正、高精度的实时洪水预报。以典型洪水预报为例,人工预报参数交互式修改方法的准确性较高,人工预报峰现时间相差1 h,人工预报洪峰流量误差为0.74%,预报精度等级为乙级。研究成果已在浙江省乌溪江流域自动洪水预报系统得到应用,对其他流域洪水预报具有参考价值。     

新安江模型在涢水流域的适用性研究

为提高涢水流域的洪水预报精度,缓解流域下游的防洪压力,更加科学地进行防洪调度,研究集总式三水源新安江模型在该流域的适用性.选取该流域1987年～1997年实测资料,采用SCE-UA算法优选模型参数,分析模拟洪水过程与实测洪水过程中的差异,总结新安江模型在该流域的适用性.结果表明:新安江模型模拟结果从洪量、洪峰及洪水过程...     

长江上游“20·8”洪水预报及预警实践

为研究长江上游"20·8"洪水期间复杂条件下关键控制站寸滩站的实时洪水预报方法、经验和预警实践模式,在无历史洪水参考的情况下,采用合成流量、马斯京根洪水演算模型加实时校正的思路,对寸滩站实时洪水预报进行模拟,并对通过洪水预警科学高效地为防汛救灾工作提供支撑的实践模式进行了探索。研究结果表明:①寸滩站实时洪水预报的主要影响因素及难点为洪水组成、逆时针绳套水位流量关系、洪峰附近突变(峰前削减、峰时延后,洪峰水位和流量错时出现)、铜锣峡壅水顶托等;②合成流量法、马斯京根法模拟的洪峰前后存在较大偏差,模型+实时校正模拟效果改善显著,主客观融合的综合预报法在存在诸多不确定因素时的预报效果相对理想;③气象水文耦合与实时洪水预报调度相结合,趋势预报与精准预报相结合,多对象、多途径、多目标会商,并以防汛专业工作人员和社会公众对防汛需求为导向,推送预警信息的洪水预警模式具有一定的可行性和参考价值。     

考虑暴雨中心的子流域划分在洪水预报中的应用

为研究降雨分布不均对水库近坝区洪水预报精度的影响,以五强溪近坝区流域为研究区域,选取 2014—2020 年 20 场历史洪水资料,采用反距离权重法绘制流域暴雨中心图,并据此进行子流域划分,其中,13 场 洪水用于模型率定,7 场洪水用于模型验证。选取 2021 年 4 场洪水进行检验,对比分析仅依据自然子流域划分和 考虑暴雨中心的洪水预报结果。结果表明：两种子流域划分方法在其最优参数下的洪水模拟精度相似,考虑暴雨 中心划分的洪水模拟确定性系数均值为 0.83,略高于仅依据自然子流域划分洪水模拟确定性系数,4 场洪峰误差 均在 10％以内,洪量误差均在 20％以内,达到了甲级精度标准,说明考虑暴雨中心对子流域进行划分是合理的。     

基于TOPMODEL的分布式水文模型在中小流域的应用研究

及时准确的洪水预报可为防汛减灾、洪水风险评估、水资源调配管理等方面提供重要的理论指导和决策依据.本文根据TOPMODEL和一维水动力学原理,构建了一套适用于中小流域的松散型分布式水文模型,筛选了40场代表性洪水,对模型的模拟精度进行了评价.结果表明：所有场次洪水模拟结果的峰现时间误差绝对值合格率为97.5%、达到甲级预报精度,洪峰相对误差合格率为75%、达到乙级预报精度,效率系数合格率为77.5%、可达乙级预报精度.本文构建的松散型分布式水文模型,模型参数少、运算速度快且具有较强的物理机制,可为分布式水文模型在实时洪水预报领域的应用提供一条新思路.     

水力学耦合水文学模型在沮漳河河溶水文站洪水水位预报的应用研究

为解决目前在变动回水影响下采用传统水文模型进行水文站水位预报面临的困难,本文研究采用水文模型与水力学模型相结合的方法进行洪峰水位预报,以沮漳河河溶水文站洪水水位预报为例,从河溶水文断面到鸭子口断面运用水力学模型,采用常糙率和变糙率两种方法进行洪水水位预报,结果表明使用变糙率方法预报精度更高。其结果对沮漳河流域水文预报具有一定的指导意义。     

基于NAM模型的白龟山水库入库洪水预报方案研究

白龟山水库是沙河漯河以上库容最大的水库,在沙河防洪体系中处于"上压、下控、左右挤"的关键部位,位置极为重要,在调节洪水中起着承上启下的重要作用。为充分发挥水库防洪作用,采用国外知名的流域水文模型-NAM模型开展了白龟山水库洪水预报研究,建立了洪水预报模型,用3场实测入库洪水有关数据率定了模型参数,并对参数进行了人工微调,应用该模型对10场实测入库洪水进行了模拟,模型预测的洪峰误差平均为-9.00%,预报精度较高,具有一定的实践意义。     

基于流溪河模型的中小河流洪水预报方法

针对中小河流缺乏河道断面资料而无法实际应用分布式水文模型的问题,以流溪河模型为原型,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,通过实测洪水资料优选模型参数,提出了中小河流洪水预报的流溪河改进模型。应用于江西省典型中小河流——太平江流域的结果表明:河道分级越多,模型模拟的洪水的洪峰流量越大、次洪径流系数越大;洪峰出现时间越提前,模拟的洪水过程的效果越好,精度越高;改进的流溪河模型对50场洪水模拟的相关系数达0.92,洪峰误差均值为5.54%,最大不超过20%,平均峰现时间差为0 h;洪水过程的预报结果可评定为甲等。该模型可应用于中小河流实时洪水预报中。     

红水河流域洪水预报调度预警一体化技术

针对红水河流域洪水预报预警现状及存在的问题,开展了全流域洪水预报调度预警一体化技术研究。提出了红水河流域洪水预报、调度、预警的一体化技术体系,创新集成广西山洪灾害调查评价成果,首次建立了红水河流域洪水预报调度预警一体化平台。形成了基于山洪灾害调查评价成果的降雨和洪水预报技术、流域洪水模拟演进技术、流域淹没敏感点预报方案和淹没敏感点淹没指标的防汛洪水调度技术。     

基于分布式水文模型的内蒙古自治区小流域洪水分析技术研究与应用

山丘区在经历短时强降雨时,极易暴发山洪,由于内蒙古自治区小流域水文资料匮乏,导致其预报难度大。对内蒙古自治区全部小流域进行整合分析,重新划分了5 935个小流域分区作为洪水预报分析单元,针对不同下垫面和气候条件分析各小流域分区的产汇流特性,以分布式水文模型集群为主对小流域洪水进行分析研究。选取锡伯河试点流域进行应用分析,在该试点流域内洪水模拟预报精度良好,能够满足地区小流域洪水预报预警需求。此研究成果可逐步在内蒙古自治区范围内进行试用推广,为全区防洪减灾提供科学依据。     

新安江模型与水箱模型在马家沟水库洪水预报的适用性研究

洪水预报是重要的非工程防洪措施之一,是防洪指挥决策的主要依据。为避免单一模型预报结果的不确定性,以城固县马家沟水库为对象,应用新安江模型和水箱模型分别模拟了2019—2021年流域日径流和次洪水过程,并结合遗传算法率定优化的模型参数比较了模拟结果与精度。日模方面,水箱模型的模拟效果更优,洪量相对误差小于16%,洪峰相对误差小于4%,峰现时差小于1 h, Nash-Sutcliffe效率系数大于0.58,均达到了《水文情报预报规范》的评定精度要求,且对于水库大洪水的模拟效果也较为理想。次模方面,2个模型的峰现时差表现相当,新安江模型的模拟效果更平滑,水箱模型的洪量和洪峰模拟更贴近实测流量过程。整体来看,水箱模型比新安江模型更适合马家沟水库的洪水预报。