基于混合产流与二维运动波汇流分布式水文模型

为了提高半湿润半干旱流域的洪水模拟与预报精度,基于GIS、RS和DEM技术,以DEM栅格为流域计算单元,构建了基于混合产流和二维栅格汇流的栅格型分布式水文模型(Grid-MK-2D模型),即混合产流模型是在蓄满产流基础上增加基于Green-Ampt下渗方法的超渗产流模型,坡面二维汇流计算采用基于栅格单元的分布式运动波模型水流演算,河道汇流应用一维运动波模型演算,运动波方程组由隐式有限差分求解。将Grid-MK-2D模型、Grid-MK-1D模型与新安江模型应用于半干旱的沁河孔家坡流域并对比分析。结果表明,两个基于DEM栅格的分布式水文模型(Grid-MK-2D、Grid-MK-1D)的模拟效果优于新安江模型,但GridMK-2D模型洪峰模拟效果更好。     

煤矿采空区特殊下垫面水文模型研究

煤矿采空区的形成改变了传统的水文过程,对洪峰和洪量具有明显的削减作用。以汾河水库控制流域为例,引入裂隙渗漏系数G和渗漏系数k分别表示采空区裂隙位于坡面与河道对产汇流过程的影响,构建了采空区特殊下垫面条件下的水文模型,选取1970～2015年间汾河水库控制流域内采空区先后出现的16场次洪水,对比分析了两种方案的水文模拟精度。结果表明,传统的水文模型在采空区出现前模拟效果较好,7场次洪水模拟合格率为71.43%,而在采空区出现后9场次洪水合格率仅为22.22%,流域中部煤矿采空区对暴雨中心位于中心区域的降雨引起的洪水过程产生较大的影响;对采空区出现后的暴雨中心在采空区附近的7场次洪水采用采空区特殊下垫面条件下的水文模型进行模拟,7场次洪水合格率为71.43%,精度得到了显著提升。     

时变线性汇流模型在半湿润半干旱地区的应用

基于时变线性汇流模型的结构及原理,将时变线性汇流模型与新安江模型相结合,用于模拟我国半湿润地区的英那河流域和半干旱地区的观台流域的洪水过程,同时将模拟结果与新安江模型的模拟结果进行对比分析。结果表明,在半湿润半干旱地区,采用时变线性汇流的新安江模型的模拟效果略好于新安江模型。     

分布式水文模型在洪水预报中的对比研究

为提高洪水作业预报精度和及时程度,采用以GIS为基础的LL-Ⅱ分布式水文模型,选用增江流域应用较好的新安江水文模型进行洪水预报对比研究。结果表明,LL-Ⅱ分布式水文模型的模拟效果更好。     

基于地貌单位线汇流的新安江模型在洛阳河流域中的应用

针对无资料地区的洪水预报和设计洪水计算常受到降雨流量等资料制约的问题，以洛阳河流域无资料地区为例，通过DEM数据提取洛阳河流域霍顿地貌参数，计算洛阳河流域地貌单位线，从而建立起流域汇流与地貌参数之间的响应关系，并采用三层蒸散发和蓄满产流模型，构建基于地貌单位线汇流的新安江模型，同时结合遗传算法和客观优选法思路对洛阳河流域洪水进行模拟演算，并与传统的新安江模型结果进行对比分析。结果表明，基于地貌单位线汇流的新安江模型能取得较理想的模拟结果，可为中小河流无资料地区的水文分析计算提供可靠的技术支撑。     

一个以DEM为基础的分布式水文模型

研究了如何将从DEM中提取的河网、水流路径等流域特征应用于分布式水文模型。建立了一个以传统产流模式为基础进行产流计算、网格间沿虚拟汇流网络进行汇流的分布式水文模型，并在我国东北部分流域进行了应用。重点研究了以DEM为基础的汇流方法，用汇流时间和线性水库相结合的方法进行汇流演算。结果表明，该方法提高了大尺度水文模拟的精度。     

基于HEC-HMS的西南山区中小河流洪水预报研究

针对目前中小河流洪水预报难度较大、预报精度偏低的问题,以西南山区荥经河流域为例,基于HECHMS构建了荥经河流域分布式水文模型,以2009~2018年23场洪水进行参数率定,4场洪水进行模型验证。通过参数敏感性分析和有效率定,模拟的洪水过程与实测洪水过程吻合较好,其中模拟洪峰流量平均误差为6.81%,平均纳什效率系数为0.84。可见构建的HEC-HMS洪水预报模型对荥经河流域有很好的模拟效果,可为西南山区其他中小河流的洪水预报提供借鉴和参考。     

地貌瞬时单位线在滦河中小流域的应用

针对中小流域防洪能力薄弱、水文资料缺乏、洪水预报预警难度大的问题,选取滦河两个中小流域,分别采用经验公式法和地形地貌参数法确定流域平均汇流速度,推求相应的地貌瞬时单位线,采用清华大学GBHM产流模型,对该地区2017、2018年暴雨洪水进行模拟分析。结果表明,经验公式法推求的瞬时地貌瞬时单位线模拟精度较高,应用效果较好,可推广应用于无资料中小水库洪水预警预报工作中。     

基于贝叶斯理论的SLURP水文模型参数不确定性评估及日径流模拟分析

为探讨贝叶斯理论在水文模型参数不确定性中的应用效果,以三峡库区兴山水文站以上的香溪河流域及其中的两个子流域1991～1995年日径流资料为研究对象,基于马尔科夫蒙特卡洛算法研究了SLURP水文模型参数及水文模拟的不确定性。结果表明,SLURP水文模型中深层地下水的截留常数、最大入渗率、浅层土壤的蓄水容量和深层地下水的初始百分比4个模型参数的不确定性较低;日模拟径流量95%不确定预测区间对实际观测数据的包括率为14.84%,平均相对区间宽度为1.27;径流模拟不确定性主要的贡献组分为壤中流,且子流域水平上的径流模拟不确定性在子流域汇流过程中发生了累积;两个子流域基流模拟的差别不大,其不确定性随时间逐渐降低。     

HEC-HMS模型和TOPMODEL模型在东庄流域山洪预报的应用研究

水文模型是山洪预报的理论依据,不同模型间的结构、适用性、精度均不同。为探究HEC-HMS模型和TOPMODEL模型的特性及其模拟效果的差异,选取东庄流域10场代表性洪水,以峰现时间误差、径流深误差、时间误差和确定性系数为检验指标,进行场次洪水模拟。结果表明,两模型的预报方案在东庄流域模拟中各评定指标均达标,率定期均为甲等精度,验证期均为丙等精度。HEC-HMS模型和TOPMODEL模型对蒸散发的差异性参考,使得在半干旱区HEC-HMS模型的适用性更好。研究成果对于HEC-HMS模型和TOPMODEL模型在该区域的应用及防灾减灾有重要意义。     

Copula函数和AR模型在洪水随机模拟中的应用

应用Copula函数构造了洪峰与历时的联合分布及非平稳自回归模型模拟截口序列,基于联合随机抽样方法进行大样本的洪水随机模拟并提出了一种新的洪水随机模拟方法.结果表明,该混合模型能较好地描述洪峰、历时的统计特性及相关关系,克服了传统模拟方法对历时描述较差的缺点.     

永定河泛区洪水演进特性的数值模拟

为了研究洪水在永定河泛区的演进情况,依据水动力学原理建立了河道与泛区衔接计算的洪水演进数学模型,对永定河泛区进行了模型验证和百年一遇洪水过程的模拟计算。结果表明,验证模型的计算值与调查值吻合较好,由此依据该模型模拟结果,参照现行调度方案将泛区划分为6个区域,统计各区域不同水深范围的洪水体积;百年一遇洪水过程模拟结果表明,第350h泛区淹没面积达到最大值,最大水深超过2m,中下游区域内淹没历时长,水深较深,洪水来临时需尽快转移居民。     

塔里木河流域乌斯满河段平面二维水沙数值模拟

由于新疆塔里木河流域乌斯满河段每年汛期泥沙含量及洪水流量均不相同,因此原型观测既耗时又耗力,针对该河段的泥沙特点,基于CCHE2D河流泥沙模型,对乌斯满河段汛期泥沙冲淤和河床变形问题进行二维数值模拟,首先在为期92d的汛期下对乌斯满河段泥沙形态进行数值模拟,提取W2断面泥沙形态计算结果与原型观测结果做比较从而率定泥沙参数;然后在后续28d的汛期,采用该模型对同河段进行数值模拟,得到W2和W5典型断面的水流水位、纵向水面线水位、河床泥沙淤积形态结果并与实测结果进行对比分析。结果表明,该模型计算的水流水位和河床冲淤形态与原型观测资料吻合较好,由此提取河床形变结果,通过模拟计算汛期河床冲淤深度及位置,可为该河段日后建立拦河枢纽工程及河道整治提供参考依据。     

小花间洪水预报模型和经验方法在陆浑水库入库径流过程中的应用对比

为准确预测即将发生的洪水过程,最大限度地减少灾害损失,采用小花间洪水预报模型和经验方法分别对伊河流域的陆浑水库入库径流过程进行了模拟,并将模拟结果与实测流量过程进行了对比分析。结果表明,两种方法模拟结果精度相差不大,均能满足预报精度要求,但小花间洪水预报模型模拟结果整体效果较好,尤其是洪水过程与实测过程比较吻合;经验方法模拟结果稍差,但误差在可接受范围内。两种方法均具有一定实用性,建议两种方法联合运用,将小花间洪水预报模型的洪水预报结果作为指导水库防洪调度的主要依据,经验方法的预报结果作为参考。     

南京市六合区八百河向新禹河分洪措施研究

为研究南京市六合区八百河向新禹河分洪工程措施的防洪效果,结合两条河道的基础资料,建立一维水动力数学模型,计算流域在50年一遇水文条件下,人工疏挖河道及建设控制性建筑物等工程措施的分洪效果,重点分析不同工程措施条件下流域河道洪水水位及新禹河分洪流量的变化情况。结果表明,采用新禹河干流河道疏挖方案对降低八百河及新禹河洪水位效果最佳,且新禹河分洪流量满足相关规划要求,可作为推荐方案,对后期工程方案的实施具有重要的指导意义。     

三峡水库运行对长江中下游洪水情势的影响

为评估三峡水库调度对长江中下游洪水情势的影响,基于长江中下游最新河道实测资料,构建了宜昌至大通的一维水动力模型,分析了3种不同洪水类型下长江中下游洪水情势的变化。结果表明,三峡水库的运行发挥了巨大的防洪作用,大大减轻了荆江河段和长江中下游的防洪压力;三峡水库对干流各站年最大洪峰流量有一定的削减作用,在上游型大洪水年,宜昌站洪峰削减率在23.4%～30.9%;在中游型大洪水年,宜昌站洪峰削减率在19.2%～31.8%,螺山站的削减率在9.0%～14.1%;在一般洪水年份,三峡对下游各站的洪峰削减率低于大水年份,宜昌站削峰率在1.9%～23.3%;在不同典型洪水年,各站的时段洪量也有一定程度的削减,宜昌站30d洪量削减率在1.8%～19.7%。     

基于AdH模型的美国内华达州塔基河洪水数值模拟

以美国内华达州塔基河为例,基于AdH模型建立了覆盖主槽和洪泛区的有限元数值模型,选取四种不同频率的洪水事件作为基础资料并对其洪水过程进行了模拟分析,探讨了输入参数对模拟结果的影响,并对AdH模型进行了率定和验证,进而分析了淹没面积和淹没体积与流量的关系。结果表明,主槽糙率系数的选取对洪水模拟结果的影响相对于洪泛区而言更为显著,是模型率定时应优先调整的参数;AdH模型完全可以再现洪水发展—消退的全过程,是一种有效的洪水预报模型;淹没面积和淹没体积与流量间的关系具有明显的反绳套规律。     

溃坝洪水模拟中泥沙因素的影响

鉴于在溃坝洪水模拟中较少考虑泥沙因素的影响,采用欧拉模型即双流体模型模拟了溃坝洪水中的悬移质泥沙颗粒,通过对比来流为清水、含悬移质泥沙的水沙流两种情况下壁面剪切力,证实了悬移质泥沙可增强水流剪切作用、加速溃坝过程,并分析了淹没区障碍物对悬移质泥沙的影响,给出了溃口发展过程和下游河道泥沙淤积状况。所有模拟结果均符合实际溃坝规律,可为溃坝洪水精确模拟和灾害性分析提供参考。     

考虑参数线型优选的俄罗斯洪水模拟模型应用研究

基于俄罗斯洪水随机模拟模型,采用线型优化技术,选用淮河流域上游的息县站构建模型模拟,统计检验了建模参数、时段量,并与传统季节性自回归一阶模型进行模拟比较.结果表明,线型优选后的俄罗斯模型模拟效果好、精度高、适用性强,在模拟多场洪水方面优于传统模型.