基于HEC-HMS的资料匮乏山区洪水模拟研究

以白花河小流域为例,探讨缺资料地区HEC-HMS模型的适用效果。通过流域DEM等下垫面数据获取流域信息,采用SCS-CN曲线法、SCS单位线法、指数衰退法、马斯京根演算法进行流域产汇流计算及河道洪水演算,构建了HEC-HMS降雨径流模型,结合广东省综合单位线法与推理公式法的结果对模型参数进行率定。结果表明,设计洪水计算结果的误差均小于20%且平均相对误差均小于10%;实测洪水模拟的洪峰流量相对误差小于10%,Nash系数为0.90。HEC-HMS模型进行径流模拟效果较好,可适用于研究区山洪预报。     

基于决策树技术的场次洪水拦洪比推理模型研究

为缓解水资源缺乏以及发展区域经济,人们在流域内修建了大量的水利工程,改变了流域的下垫面条件,从而影响了蒸发、入渗、产流、汇流等特性,导致传统的洪水预报模型难以反映流域产汇流规律。文章文通过决策树技术,挖掘上游水库群拦蓄或泄放洪水的规律,建立场次洪水拦洪比推理模型,对洪水预报予以修正,有效提高洪水预报精度。     

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。     

日本中小河流山洪预报研究

2005年以后,日本大力推进中小河流山洪预报系统建设,目前已经覆盖了日本419条中小河流的关键河段。日本主要采用X波段雷达提供1~3 h局地强降雨数值预报,采用机载雷达测量获得下垫面高精度数据,采用分布式水文模型计算产流与汇流,注重预报预警成果信息的形象化和可读化。日本水利防汛部门与气象部门联合制作与发布洪水预报成果,充分发挥各自的优势,分工明确。介绍了日本中小河流山洪预报技术路线、成果、发布形式和组织实施方式以期为我国山洪灾害和中小河流洪水预警预报建设工作提供参考。     

门楼水库洪水预报及修正方法

由于流域下垫面条件、人类活动和水利工程影响,使得概念性流域水文模型更加难于全面地描述流域的产汇流特性,导致预报结果误差较大。研究以门楼水库为背景,分析流域入库洪水组成、水利工程分布、气候及下垫面等水文特点,采用大伙房模型(DHF)进行门楼水库以上流域的洪水预报方案研究,进而修正水库的入库洪水过程。研究结果表明,修正后的洪水预报结果精度比修正前有较大提高,可以为水库防洪调度决策提供依据。     

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。     

下垫面变化对径流及洪水影响分析

采用代表性分区法,对紫荆关流域以上流域下垫面条件进行研究。通过对历史水文资料进行分析,识别不同下垫面条件要素对径流及洪水影响的贡献率及流域产汇流变化规律。该研究为大清河流域洪水预报、防洪调度及流域规划提供了重要的科学依据。     

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。     

VIC模型汇流改进及在流域洪水预报中的应用研究

VIC模型一般在3 000 km²以上的大流域径流模拟中广泛应用,然而其原有的单位线汇流方法时间尺度为日,难以实现小时尺度的汇流计算,限制了VIC模型在中小流域洪水预报中的发展与应用。采用基于Gamma分布函数的单位线法对VIC模型现有汇流方法进行改进,将VIC产流模型与改进的分布式汇流模型相耦合,实现了基于VIC模型的小时尺度洪水预报,并在碧流河流域进行实例验证。结果表明：率定期和验证期确定性系数平均值为0.81,径流深预报合格率为95%,洪峰流量预报合格率为90%,模型模拟精度较高。改进后的汇流模型可以较好地模拟出洪水的起涨消退过程,能够满足流域洪水预报的需求,具有一定的应用价值。     

分布式水文模型EasyDHM模型

介绍了自主开发的分布式水文模型EasyDHM的空间单元离散方式、主要理论模块及相应的模型软件系统MWEasyDHM。EasyDHM模型的空间离散采用自主开发的通用子流域划分算法,很大程度上扩展了分布式水文模型的通用性,支持多种产汇流算法,支持用户对主要产汇流参数的敏感性分析和参数优化,以优化模型模拟效果,开发了专门的洪水预报模块,支持洪水实时校正及多模型组合预报技术并在嫩江流域使用EasyDHM模型进行了应用验证。     

开展全国山洪灾害调查评价的工作设想

山洪灾害调查评价是山洪灾害防御必不可少的基础工作,也是实现山洪灾害防御及时准确预报顸警、安全转移撤离、减少人员伤亡的重要保障和基础支撑.全国山洪灾害调查评价的主要工作应是全面查清山洪灾害的区域分布、灾害程度、主要诱因、防治区内水文气象、地形地貌、社会经济等基础信息,调查分析发生山洪灾害的降雨、下垫面条件和人类活动三大要素,为分析防治区小流域暴雨洪水发生规律,分析评价沿河村落防洪现状,科学划定危险区、合理确定预警指标提供基础数据支撑,弥补先前建设项目调查深度的不足,进而实现山洪灾害综合防治目标.     

MSKLOSS河道洪水演算模型参数敏感性分析

模型参数的敏感性分析是洪水预报的基础性工作。以中国洪水预报系统为平台,采用局部分析法,对MSKLOSS河道洪水演算模型参数进行敏感性分析,以提高洪水预报的精度。为提高MSKLOSS河道洪水演算模型的应用效率,考虑模型适用性、模拟分析方便性,选取海河南系河道下垫面接近现状条件的滹沱河黄壁庄-北中山、南运河岳城-蔡小庄"96·8"和大清河东茨村-新盖房"12·7"三场洪水资料对模型参数进行分析。分析表明:河道分段数、初始下渗率、下渗曲线指数和湿周等参数的敏感性较高,稳定下渗率的敏感性在洪水量级较小时相对较高,在参数优选和实时作业预报时需注意其初始范围的设定。     

AR模型在宝珠寺水库实时洪水预报校正中的应用

人类活动改变了流域下垫面,对洪水预报精度产生极大的影响,引进实时校正模型以提高洪水预报精度。根据宝珠寺水库的自然地理和水文气象特性,宝珠寺水库实时洪水预报采用新安江模型,实时校正模型采用时间序列AR模型。利用10年历史降雨径流资料,对新安江和实时校正模型的参数进行率定,并利用近年的2次洪水对模型进行检验,检验结果表明实时校正能明显地提高洪水预报的精度。     

GIS在三峡流域水文模拟中的应用

本文在三峡区间6个小流域上由人工率定了新安江模型参数，在地理信息系统平台上推求了流域地理地貌特征值。采用相关分析的方法，对自由水蓄水容量SM、地下水出流系数KG、壤中流出流系数KI、马斯京根法汇流系数X等模型参数和下垫面地形、地质、植被等特征值建立了相关关系。由相关关系和特征值采用反演的方法推求上述参数的反演值。经小流域模拟验证，相关关系是可靠的，在实际降雨径流模拟中能达到一定的精度。因此，由特征值反演参数的方法可移用于无资料地区，解决此类地区模型参数的率定问题。本文提出的方法已应用于长江三峡区间实时洪水预报中。     

淮河中游河段河道汇流参数的优化分析

利用1998~2005年的洪水资料对马斯京根模型参数进行优选,优选润河集、横排头、阜阳闸至正阳关最优的河道汇流参数,并对该优选参数值进行验证,预报洪水过程平均不确定性系数在0.85以上,预测洪峰流量误差控制在8%以内,达到较高预报作业精度。     

水电站水库群防洪补偿联合调度模型研究及应用

针对具有下游防洪任务的水电站水库群，提出基于预报及库容补偿的水库群防洪补偿联合调度逐次渐进协调模型，推求水库汛期防洪库容动态控制方案。该模型运用了大系统分解协调理论及贝尔曼的逐步逼近思想，以各水库为独立的子系统建立3层递阶结构，针对库间水力、电力联系及防洪库容限制等复杂的约束条件进行不同层次的协调。模型经过多次迭代计算，得到最佳的水库群防洪库容协调方案。该模型应用于清江流域梯级水库，计算结果表明，在不降低水库及梯级原有的防洪标准前提下，能有效利用上游水布垭水库的防洪库容，分担隔河岩水库部分防洪任务，并显著提高梯级水库发电量。     

山洪灾害预测预报系统设计

山洪灾害预测预报信息是山洪灾害预警的基础和依据。山洪灾害预测预报系统是山洪灾害预测预报的重要工具,它可以减少作业预报的时间,及时发布预测预报信息。山洪灾害预测预报系统设计是系统建设的基础和前提。     

A System Approach to Real-time Hydrologic Forecast in Watersheds

Abstract

In non-structural measurement of flood control, hydrologic forecasting plays a very important role. Owing to time-variance, non-linearity, and uncertainty of hydrological processes, realtime forecasting has become an efficient approach. The paper addresses an important practical problem: improving short-term hydrological forecasting based on real-time updating in the operation model. A simple nonlinear model with a variable gain parameter (VGPM) is developed. A separated calibration approach for updating parameters used in the runoff generation process and the response function in the flow routing is proposed. State space equations associated with updating model parameters in a real time scheme were developed. The VGPM approach is verified for three types of representative watersheds. The performances of different updating schemes in rainfall-runoff modeling and real-time forecasting were tested. The results indicate that significant improvement in the efficiency of hydrological modeling can be obtained from the VGPM approach, relative to simple linear models (SLM). For the watersheds with a time-variant characteristic, moreover, significant improvement in the hydrologic forecasting efficiency can be obtained by adaptive schemes. The efficiency of real-time modeling by the self-adaptive Kalman Filtering algorithm was found to be very close to that of the Recursive Least-Square method.     

时空变源混合产流模型及其在小流域洪水模拟中的应用——以四川省、甘肃省的4个小流域为例

近年来山洪灾害造成的人员伤亡和财产损失不断增加,基于GIS和遥感数据的水文模型为山洪预报提供了新的思路。利用DEM和遥感数据提取小流域基础属性并划分地貌水文响应单元,利用垂向混合产流计算产流量,采用包气带非饱和土壤计算下渗,建立垂向上的时空变源混合产流模型。利用时空变源混合产流模型,模拟四川省和甘肃省4个流域多场次洪水过程,通过SCE算法进行参数率定和产流分析。结果表明:模型模拟与实测数据基本吻合,纳什效率系数均超过0.8;四川和甘肃两省小流域受到下垫面信息影响,主导产流成分不同。模型能够提供较为精确的山丘区流域洪水预报。     

基于流溪河模型的乐昌峡水库入库洪水预报模型研究

采用流溪河模型构建乐昌峡水库入库洪水预报模型,通过"粒子群(PSO)"算法优选模型参数,并对实测洪水过程进行了模拟,对比模型性能。研究发现,采用流溪河模型的乐昌峡水库入库洪水预报性能优良,可满足乐昌峡水库入库洪水预报对精度的要求;模型参数优选可明显提高乐昌峡水库入库洪水预报流溪河模型的洪水模拟精度;"粒子群"算法具有很强的全局优化能力,快速的计算收敛能力,参数优选中种群进化次数在30次以内;乐昌峡水库的建成运行产生了一定的水库洪水效应,10场洪水平均峰现时间提前1.3 h,次洪径流系数增加1.596%,洪峰流量增加0.207%。该模型可用于同类水库入库洪水预报。