变动态存储系数法在辽宁大凌河流域河道洪水演算中的运用研究

本文选用变动态存储系数法进行河道洪水演算,弥补传统水文模型河道洪水演算将洪水传播时间设为定值的不足。论文选取辽宁大凌河上游大城子水文站2000-2013年15场洪水资料对模型进行率定和验证,并和传统水文模型河道洪水演算方法模拟结果进行对比研究,结果表明相比于传统水文模型,采用变动态存储系数法的洪水模拟精度有所提高,15场洪水模拟合格率提高20%。研究成果对于大凌河流域水文模拟,特别是分布式水文模拟提供较为重要的参考价值。     

基于SWAT模型的汤河西支流域水量时空模拟研究

本文应用分布式水文模型SWAT模型模拟汤河西支流域水量时空分布, 并通过设定气温分别升高和降低2.5℃, 模拟分析气候变化对流域水量的影响. 分析结果表明SWAT模型适用于汤河西支流域的径流模拟,模拟的汤河西支流域2000-2010年年径流深和实测径流之间相对误差均小于7%, 月流量过程拟合系数达到0.86以上, 具有较高的模拟精度; 汤河西支流域径流空间分布受流域降水空间分布的影响总体上呈现北大南小的分布趋势, 径流深在600-800mm的区域主要集中在西北区域. 气温升高2.5℃, 在降水不变化的前提下, 汤河西支流域径流减少, 气温降低2.5℃, 流域径流增加. 研究成果对于汤河西支水资源评价和管理可提供参考价值.     

不同河道洪水演算法在辽东部区域水文模拟中对比分析

本文对比分析了变动态存储系数法和传统马斯京根法在汤河流域洪水模拟的精度,并基于变动态存储系数法定量分析不同降雨输入时段对流域洪水模拟精度影响.研究结果表明变动态存储系数法由于动态考虑了不同河段洪水传播时间,洪水模拟精度要好于传统马斯京根河道洪水演算法,在汤河流域2000-2010年12场洪水中,变动态存储系数法模拟的次洪径流和实测径流之间的相对误差相比于传统马斯京根法,误差均值减少5.23%,过程拟合系数提高0.067.降水输入时段越短,洪水模拟精度越高.研究成果对于汤河流域洪水预测预警提供参考依据.     

多支流汇入的河道洪水演算

分单元独立建模是解决多支流河道洪水演算的有效途径。根据流域下垫面条件和水文站网分布划分单元有利于分析和概化模型参数,根据洪水特性选择模型形式可确保演算精度,通过分段连续演算可简化模型结构,用历史洪水资料综合适配汇流参数曲线可使模型更具实用性。     

浑河流域河道洪水演算对比模拟研究

传统的河道演算模型通常是以传播时间为定值作为基本条件,从而使得洪水演算模拟与实际情况往往在较大的偏差。鉴于此,文章以浑河流域为例利用变动态存储系数法模拟演算了河道洪水过程,根据浑河流域沈阳水文站2005-2018年的14个水文站的资料验证、率定模型的参数,在此基础上对比分析了与传统水文模型的模拟结果。结果显示:在河道洪水演算过程中变动态存储系数法相对于以往的方法具有更好的精准度与科学性,可提高洪水模拟合格率20%;可为分布式水文模型的研究及浑河流域水文模拟提供一定理论依据。     

多单元集总式的河道流量演算模型

为解决因上游来水组合多样及计算环节复杂而导致的洪水预报精度差和效率低问题,大河控制站的洪水预报可采用先分单元汇流演算再进行成果合成的方式;用上游干、支流水文站实测流量过程作为单元输入项,便于参数分析和预报因子获取。利用马斯京根法分段连续演算模拟河道汇流,实现模型程序化;根据河道水力特性确定计算时段长及单元河段长,以提高洪水错峰计算精度,由实测洪水资料分析适配汇流参数曲线,增强模型的实用性。结果表明,基于马斯京根法的多单元集总式流量演算模型适合湿润地区河道洪水演算预报。     

基于EnKF的无实测资料区间支流反分析

区间入流误差是河道洪水演算不确定性来源之一。为此,一部分研究基于水动力模型和数据同化方法对区间总入流误差进行动态修正,但无法推算出某条支流的单独入流过程;另一部分研究通过从下游往上游反算水流的方式推算区间支流入流,但反算结果稳定性差,对边界条件误差敏感,推算的入流过程误差较大。针对上述问题,本文提出了基于集合卡尔曼滤波(EnKF)的区间支流反分析方法。方法由一维河道水动力模型正、反向水流演算初步估算支流入流,并构建监测断面滞时矩阵,计算水流扰动传播时间,从而确定用于支流入流校正的流量监测值。当EnKF校正的结果仍然存在较大误差时,可再次运用EnKF对首次校正结果进一步校正。将该方法应用于理想案例和西江实例,推算的支流入流过程与实测过程十分接近,入流结果 R2和NSE皆在0.99以上,相对RMSE也小于0.05。结果表明,本文提出方法可准确计算出无实测资料的区间支流入流过程,研究结果对于提高河道洪水演算精度具有重要意义。     

闽江流域变系数河道洪流连续演算模型

我们分析研究了洪水随着河道断面面积、流量大小、汇流历时等在变化的情况,提出了汇流变系数μ_o的计算,建立了河道洪流连续演算模型,就能够推求流域出口断面的流量过程。以此模型所作的河道洪流演算比固定系数的马斯京根法(Muskingum method)提高了预报精度,简便了作业预报。     

分布式水文模型构建及在黄河区间流域的应用

选择位于黄河支流洛河中游的长水—宜阳区间流域作为研究对象,基于数字高程模型,计算栅格水流方向、集水面积和栅格演算次序,为产汇流计算打下基础。把1个栅格单元作为1个小子流域,基于栅格采用新安江模型进行产流计算,采用Muskingum-Cunge算法进行河道洪水演算。结果表明,基于DEM的分布式水文模型在洪峰误差控制和过程拟合等方面表现较好,洪水模拟具有较高的精度。     

哈里斯鹰算法在广义非线性马斯京根参数优化中的应用——以洛河为例

马斯京根模型在河道洪水演算中发挥着重要作用,其演算精度在于参数的优选。针对目前马斯京根参数率定中存在的求解复杂、精度不高等问题,提出利用哈里斯鹰算法对其参数进行优化,这种方法具有广泛的全局搜索能力,且需要调节的参数较少。以黄河支流洛河为研究对象,利用广义非线性马斯京根模型对宜阳—白马寺段的河道进行洪水演算,且分别用哈里斯鹰算法、粒子群算法和蚁群算法对其参数进行优化。结果表明,基于哈里斯鹰算法的广义非线性马斯京根模型在洛河宜阳—白马寺段的演算精度较高,其Min.SSD为1 237,洪峰误差DPO仅为5,均优于粒子群算法和蚁群算法优化后的结果,其成果适合应用于洛河宜阳—白马寺段的洪水预报工作。     

洪湖分蓄洪区启用对降低长江水位效果分析

运用一维、二维联算洪水演进模型,对长江干流螺山—汉口河段的洪水演进进行了模拟,分析了洪湖分蓄洪区的启用对该河段水位的影响,同时还模拟了洪湖分蓄洪区的洪水演进过程。计算结果表明,洪湖分蓄洪区的开启,能够有效地降低该河段的洪水位,从而减轻长江干流的防洪压力。计算结果可为洪湖分蓄洪区的合理启用提供科学的依据,为长江防洪调度提供参考。     

洞庭湖洪水空间分布和运动特征分析

 鉴于目前仍缺少有关洪水涨落在湖泊中空间分布及其演进的运动特征研究,以1998年洞庭湖洪水事件为例,运用洞庭湖地区水系水动力学模型模拟成果,细致地分析了洞庭湖三大主要湖区的洪水分布形态和运动特征,并对江湖窜流形成进行了初步分析。模拟成果表明：洞庭湖具有“低水河相、高水湖相”的特征;其东、南两个湖区在高洪水位时期湖相特征突出,湖区流向单一,流速不大于0.2 m/s;西洞庭湖区由于各股水流交汇、不同的洪水组合以及出口的制约,致使湖区产生流态复杂、流向不一以及洪峰叠加等现象。       

Flood frequency and routing processes at a confluence of the middle Yellow River in China

Floods cause environmental hazards and influence on socio‐economic activities. In this study, we evaluated the historic flood frequency at a confluence in the middle Yellow River, China. A non‐parametric, multivariate, empirical, orthogonal function matrix model, which consists of time correlation coefficients of flood discharge at different gauge stations and flood events was used for the analysis of flood frequency. The model addresses the characteristics of confluent floods such as frequency and the probability in multiple tributary rivers. Flood frequency analysis is often coupled with studies of hydrological routing processes that reduce the flood capacity of the rivers. Flood routing to the confluence were simulated using kinematic wave theory. Results of this flood frequency analysis showed that flooding frequency has intensified in the past 500 years, especially during the 19th century. Flooding in streams above the confluence was more frequent than in streams below the confluence. Over the last 2000 years, concurrent flooding in multiple tributary rivers accounted for 67.5% of the total flooding in the middle Yellow River. Simulation of flood routing processes shows that the decreased flooding capacity and elevated river bed of the shrunken main channel leads to an increased flood wave propagation time (24–52.3 h) in the study area after 1995. The model indicates that human activities, such as constructions of the Sanmenxia Dam, have changed flood routing boundary conditions and have contributed to the increased flood frequency at the confluence. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

汉江东荆河民垸防洪调度研究

为了分析东荆河分泄汉江洪水时，运用民垸分蓄洪对两岸的防洪效果，建立了东荆河一维非恒定河网模型和民垸行洪区二维水流模型，分析了单个民垸运用或多个民垸联合运用对东荆河洪水位的影响。结果表明：单个民垸运用可以使东荆河部分控制站的洪水位下降，发生1954年型长江洪水时，只需启用联合大垸就可以使所有控制站的水位降低到设计洪水位以下；但对于1964年型汉江洪水，需共同运用联合大垸和天星洲内垸行洪，才可使所有控制站的水位降低到设计洪水位以下。     

MIKE21模型在南新联圩洪水模拟中的应用

为了分析江西省南新联圩防洪保护区在圩提溃决后洪水在区内的演进过程,根据南新联圩防洪保护区周围湖泊、河流及圩区情况,建立了模拟保护区内洪水演进的MIKE21模型。分别采用2010年和2012年实测洪水资料对模型进行率定和验证,结果表明模型具有较高的模拟精度。在赣江50 a一遇洪水叠加湖口22.5 m洪水位(1954年型)的工况下,利用所建立的模型对防洪保护区内的淹没水深、流速和洪水演进过程等进行计算分析,获得了南新联圩防洪保护区发生溃堤后的受灾发展情况。研究成果可为南新联圩防洪预警及时发布、转移财产、逃生避险等提供技术支撑。     

天然河道洪水演进数值模拟及动态可视化研究

为使洪水演进中计算获得的枯燥的水文数据变得直观形象,进一步丰富洪水演进可视化手段,运用以一维水动力学为理论基础的MIKE11 HD模型对北江流域白石窑坝下至连江口段洪水演进进行了数值模拟,借助MIKE11 GIS的“纽带”作用,结合ArcGIS平台实现了洪水演进过程的动态可视化。结果表明模拟计算精度和可视化精度良好,反映出洪水在滞洪区和峡谷区演进过程中的不同演进特点。直观形象的洪水演进过程有利于决策者全面把握洪水进程,提高流域防洪决策能力。     

淮河中游行蓄洪区洪水调度水动力学模型研究

科学调度运用行蓄洪区是目前减轻淮河中游洪灾损失的有效途径之一。建立洪水模型模拟洪水演进能为调度提供决策支持。为此,本文针对淮河中游行蓄洪区构成的复杂河网水系。采用水动力学方法。建立了具有行蓄洪区的河网模型。模型对行蓄洪区进行适当的概化,采用窄缝法和冻结法相结合模拟干河床洪水演进问题,并采用汉点分组解法求解。应用该模型。模拟淮河中游王家坝至蚌埠段91年洪水演进情况。结果表明模型能较好的模拟具有行蓄洪区河网的洪水演进,信息量大。计算精度高。能满足洪水调度的需要。     

基于MIKE21的濛洼蓄滞洪区洪水演算模拟

为研究蓄滞洪区分洪之后洪水演进情况,以淮河中游濛洼蓄滞洪区为研究对象,采用MIKE21模型对洪水演进过程进行了二维模拟计算。利用2007年实测水位数据对模型参数进行率定后,水位模拟最大相对误差约10%,表明模型具有较高精度。运用该模型模拟计算了最危险分洪方案下蓄滞洪区内任一点的水深、流速、到达时间等洪水淹没要素。研究成果可为濛洼蓄滞洪区防洪救灾提供技术支撑。     

Real-time flood forecasting of Huai River with flood diversion and retarding areas

A combination of the rainfall-runoff module of the Xin’anjiang model, the Muskingum routing method, the water stage simulating hydrologic method, the diffusion wave nonlinear water stage method, and the real-time error correction method is applied to the real-time flood forecasting and regulation of the Huai River with flood diversion and retarding areas. The Xin’anjiang model is used to forecast the flood discharge hydrograph of the upstream and tributary. The flood routing of the main channel and flood diversion areas is based on the Muskingum method. The water stage of the downstream boundary condition is calculated with the water stage simulating hydrologic method and the water stages of each cross section are calculated from downstream to upstream with the diffusion wave nonlinear water stage method. The input flood discharge hydrograph from the main channel to the flood diversion area is estimated with the fixed split ratio of the main channel discharge. The flood flow inside the flood retarding area is calculated as a reservoir with the water balance method. The faded-memory forgetting factor least square of error series is used as the real-time error correction method for forecasting discharge and water stage. As an example, the combined models were applied to flood forecasting and regulation of the upper reaches of the Huai River above Lutaizi during the 2007 flood season. The forecast achieves a high accuracy and the results show that the combined models provide a scientific way of flood forecasting and regulation for a complex watershed with flood diversion and retarding areas.     

三里坪水利水电枢纽防洪效果分析

三里坪水利水电枢纽是汉江中游暴雨洪水主要来源地南河上的控制性防洪工程,水库承担下游谷城县和汉江中下游防洪的双重任务。根据历史水文资料,选取南河干流、水库与谷城县城区间以及丹江口不同典型洪水组合,采取洪水演进方法,分析了三里坪水库对南河下游及汉江中下游的防洪效果,拟定了三里坪水库防洪调度方式。采取经优化确定的调度方式,将减少汉江中下游民垸分蓄量及提高谷城县县城的抗洪能力。