变参数非线性马斯京根分段演算模型研究与应用

为了更好地模拟天然河道中洪水演进的时空非线性特征,通过构建连续型可变参数的槽蓄方程,在前人研究基础上进一步改进了非线性马斯京根模型结构,并与河道分段演算方法相耦合,提出了一种变参数非线性马斯京根分段演算模型(CVPCS-NMM),并应用于实际案例中。结果表明:CVPCS-NMM取得了比分段马斯京根模型和变指数非线性马斯京根模型(CVEP-NMM)更好的效果,反映出了天然河道洪水过程在时空上的非线性变化特点,表明该模型是一种行之有效的河道演算方法,也为进一步探讨如何将河道分段演算方法与非线性马斯京根模型相结合提供了一种研究思路。     

马斯京根法在锦屏二级水电站减水河段洪水演算中的应用研究

不同场次洪水演算所采用的马斯京根模型的演算参数不同,演算参数的取值对洪水演算的结果有很大影响。传统的演算参数确定方法是试算法,本文提出了一种根据参数的含义运用河道相关数据直接推求马斯京根法演算参数,使参数自适应分段马斯京根模型的方法,本方法具有演算精度高、计算速度快、适应性强等特点,解决了演算参数求解复杂、精度差等问题,该实例验证了本方法的可行性和准确性,可应用于具备类似条件河段的洪水验算。     

基于长办汇流曲线的多模型联合洪水演算研究

传统长办汇流曲线采用试算法确定稳定流的河段传播时间K值时,计算过程繁琐且不一定能得到最优解。基于此,提出利用遗传算法求解马斯京根模型的河段传播时间,进而优化长办汇流曲线模型的参数K。该方法既充分利用了长办汇流曲线模型中的经验性汇流系数,又融入了改进马斯京根法,可以保证参数全局最优的特点,有效提高了河道洪水演算精度,为河道洪水演算研究提供了一种多模型联合求解的新思路。     

混沌粒子群优化算法在马斯京根模型参数优化中的应用

针对目前马斯京根模型参数率定中存在的求解复杂、精度不高等问题,本文将混沌搜索机制引入粒子群优化算法中,构建混沌粒子群优化算法对马斯京根模型参数进行率定。这种方法利用混沌运动的遍历性,改善了粒子群优化算法的全局寻优能力,避免算法陷入局部极值,使得粒子群体的进化速度加快,提高了算法的收敛速度和精度。通过实例应用表明,混沌粒子群优化算法可以有效地估算出马斯京根模型参数,优化效果明显优于粒子群优化算法及试错法,因此该算法具有很好的实用性。     

基于马斯京根法的嫩江江桥-大赉段洪水演算

针对嫩江江桥-大赉河段洪水演进不平衡问题,首先分析了1998年前后江桥和大赉两个水文站的径流变化规律;然后引入河道洪水演进损失系数,建立了基于分段马斯京根方法的江桥-大赉河段的洪水演算模型;最后利用1998年后洪水资料,采用粒子群优化算法率定了河道洪水演进参数和洪水演进损失系数,并分析了参数和损失系数的合理性。结果表明,由于受1998年大洪水的冲刷以及河道两岸冲毁的影响,嫩江江桥-大赉段河道洪水传播速度加快,同时在演进过程中洪水向河道外满溢,导致上下游水量不平衡。     

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。     

用分层马斯京根法作河道洪水演算

针对复式河道中用马斯京根法作洪水演算时,常出现洪水参数K、x值难以概化,整个过程线高、低水段很难拟合的情况,根据马斯京根法的基本原理.结合复式河道中漫滩部分水体的影响,提出了把整个入流过程按河槽形态的变化进行分层处理的分层马斯京根洪水演算方法。该法经在渭河临潼至华阴河段实际运用,其精度较传统马斯京根法有明显的提高。     

基于XAJ-DCH模型的五强溪库区洪水预报研究

由于沅水水系五强溪水库流域面积大，流量控制站少，且洪水进入库区后，洪水波的传播方式变化较大，因此五强溪水库近坝区的洪水预报难度大。为提高五强溪库区洪水预报精度，采用XAJ-DCH模型(Xin′anjiang Digital Channel Model)对近坝区2016～2020年间13场洪水进行模拟，模型河道汇流分别采用了非线性水库法和马斯京根法，根据两种汇流方法的特点制定了两种不同的洪水预报方案。模拟结果表明：XAJ-DCH模型中两种河道演算方法均表现良好且简单实用，13场洪水的确定性系数基本位于0.7以上。非线性水库方法相比于马斯京根法考虑了河段断面情况以及水力特性，能够体现洪水运动的时空变化，且只需要率定河道糙率，其他参数如河道坡降、河宽以及河段长均可根据数字高程模型进行估计；马斯京根法需要率定4个河道参数，但马斯京根法模拟结果相比于非线性水库方法稍好。研究成果可为科学有效开展库区洪水预报、提高预报精度提供参考。     

百色水利枢纽洪水预报方案研究

百色水利枢纽位于珠江流域西江水系最大支流郁江干流右江的上游河段，库区中小型水电站众多，对百色水利枢纽入库洪水预报影响较大。通过对流域的下垫面条件进行分析，设置了合理的预报断面，选用新安江模型进行洪水预报，采用马斯京根法进行河道演算，通过调洪演算模型模拟水电站调节对洪水预报过程的影响，并配置了实时校正模型对预报流量进行校正。根据各断面的水雨情资料，采用粒子群算法对预报模型参数进行了率定，分析了各预报断面的合格率及影响洪水预报精度的原因。     

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。     

马斯京根法模型在受闸门影响的预报断面中存在的问题分析——以北运河土门楼站为例

中国洪水预报系统内置的马斯京根法河道洪水演算模型,功能强大且明显简化了运算量,是北运河土门楼站作业洪水预报的重要工具.但在实际预报工作中发现该模型存在一些问题,为提高预报精度延长预见期,阐述了在实际应用中国洪水预报系统马斯京根法模型进行洪水预报工作时发现该模型存在的缺陷,并提出了解决建议,以期促进模型优化,提高洪水预报精度.     

基于动力系统反演理论的马斯京根流量演算误差校正

运用马斯京根法进行河道洪水演算时,通常存在上断面及区间入流的预报误差及马斯京根法本身的误差。这些误差都会降低河道下断面洪水的预报精度。为此,基于系统反演理论,构建三种误差的反演方程并进行误差校正,以提高河道下断面洪水预报精度。淮河王家坝—润河集河段初步应用的实例表明,该方法可以提高马斯京根法的预报精度。     

江西柘林河段洪水的反演推求

马斯京根法是我国现行的河道流量演算方法中最常用的一种,在线性运动波演算中具有较高精度.马斯京根法反演主要用于河道断面资料缺乏的地区,通过下断面的洪水流量过程来反推求上断面的洪水过程.当坝址洪水资料缺失时,可以通过马斯京根法反演,分析建立入库洪水与坝址洪水的关系,使建库前后资料满足一致性.     

飞蛾火焰优化算法在马斯京根模型参数优化中的应用

通过10个典型二维函数对一种新型群体智能仿生算法——飞蛾火焰优化(MFO)算法进行仿真验证,并与粒子群优化(PSO)算法的寻优结果进行对比。利用该算法优化马斯京根模型参数,并以相关文献中的3个实例进行验证。结果表明:MFO算法在二维函数极值寻优问题上具有较好的收敛精度和全局寻优能力,寻优精度较PSO算法提高了7个数量级以上。利用MFO算法优化马斯京根模型参数,可以获得比相关文献更高的模拟精度,为精确估计马斯京根模型参数提供了有效方法。     

改进的马斯京根法在渭河洪水演算中的应用

针对马斯京根模型的演算参数不能较好地反映各河段水力特征的问题,提出了改进的参数估计方法。实例应用结果表明:改进方法确定的马斯京根模型参数具有较高的精度,且演算的出流过程反映了洪水的地区组成。     

马斯京干法在韩庄运河洪水演算中的应用

韩庄运河是南四湖韩庄闸以下的泄洪通道,本次采用马斯京根法对韩庄运河河段进行河道洪水演算,将其洪水演算方案运用到实际工作中以提高预报时效和精度要求。     

可分析区间洪水的洪水演算数值优化模型

从数值优化计算角度首次建立了能反映区间洪水变化规律的河道洪水演算一般模式，给出了与马斯京根演算参数和区间时段单位线之间的转换关系。本模型除能反映洪水在河道中运动规律外，还能同时模拟出有区间洪水时的区间时段单位线，解决了在实际工作中急需回答的问题。实际使用表明，该模型结构合理，参数物理概念明确，充分于利用了河道实测洪水和区间降雨信息，具有较强的实用价值。     

改进PSO法在马斯京根模型参数估计中的应用

提出了一种改进的粒子群算法(PSO),在保持基本粒子群算法进化原理基础上,考虑坏粒子即适应值最差的粒子在进化过程中所具有的有用信息,对部分粒子的进化模式进行改进.本方法丰富了粒子进化的多样性,能有效地克服基本粒子群算法易早熟的缺点.应用实例表明,同其他算法相比,该算法的计算精度较高,且编程易实现,因此可广泛应用于求解多种模型参数的优化问题,为准确估计非线性马斯京根模型参数提供了一种有效的方法.     

广西郁江2001年7月暴雨洪水预报

为水资源综合利用和防汛抗洪,开发了郁江洪水预报系统.该系统洪水预报采用三水源新安江模型,河道洪水演算采用马斯京根分段连续演算方法,实时校正采用递推最小二乘法.系统对2001年7月由第3号台风榴莲、第4号台风尤特形成的暴雨洪水进行了预报,预报精度令人满意.     

复杂河道实时洪水预报的半自适应模型研究

具有行蓄洪区的复杂河道的洪水演算是洪水预报中的一难点。对于复杂河道如何在水文学方法中考虑分洪、蓄洪并提高实时洪水预报的精度是一个重要的问题。为解决这一难题，在提出基于马斯京根流量演算河道洪水实时预报的半自适应滤波模型的基础上，对该模型在具有行蓄洪区的复杂河道中的应用问题进行了深入的研究，提出了蓄洪区的计算与预报方法，使得半适应滤模型可以用于复杂河道行蓄洪的调度和实时洪水预报。