降水资料在无资料河流上的应用

本文通过实例介绍了利用降水资料推求无资料河流上的设计洪峰流量，设计径流量的方法。     

基于高维Gaussian Copula函数的区域农田灌溉需水分析

以广东省农田灌溉需水为例,构建了分区降水的8维联合分布模型,提出了给定全省降水频率的全省及分区农田灌溉需水分析思路,采用同频、典型年和最大权函数3种方法对区域需水、分区降水频率及需水进行了分析计算和对比。结果显示:Gaussian Copula函数能够很好地模拟广东省8个分区年降水联合分布,单变量最优分布主要为广义极值分布和广义正态分布。3种方法之间的全省农田灌溉需水相差甚小,但是各分区需水差别相对较大。典型年法推求的分区降水频率差异最明显,最大权函数法推求的大部分分区降水频率处于同频位置附近,其中分区Ⅷ的降水频率在特枯和特丰时明显偏离同频位置,而且其置信区间范围明显大于其它分区,表明分区Ⅷ不确定性更大。由于基于高维Copula函数联合分布模拟既考虑了分区降水的独立分布,又考虑了它们之间的相依性,而且能够给出分区需水的置信范围,因此认为最大权函数法推求区域农田灌溉需水更为合理。     

贵阳市区强降水成因分析及可能最大降水估算

对贵阳市区强降水的特征和成因进行了详细分析,在此基础上应用当地典型暴雨水汽效率放大法推求计算贵阳12、3、d的最大可能降水量。为分析贵阳可能最大降水的合理性,还采用极值分布法推算贵阳最大1 d降水量的重现期,并与典型暴雨水汽效率放大法的结果进行比较。由计算结果可以看出,典型暴雨水汽效率放大法的结果比极值分布法的结果要偏大,采用此方法对城市防涝工程的设计更安全。     

贵阳市区强降水成因分析及可能最大降水估算

对贵阳市区强降水的特征和成因进行了详细分析,在此基础上应用当地典型暴雨水汽效率放大法推求计算贵阳1、2、3 d的最大可能降水量.为分析贵阳可能最大降水的合理性,还采用极值分布法推算贵阳最大1 d降水量的重现期,并与典型暴雨水汽效率放大法的结果进行比较.由计算结果可以看出,典型暴雨水汽效率放大法的结果比极值分布法的结果要偏大,采用此方法对城市防涝工程的设计更安全.     

美国推求可能最大降水的暴雨时—面—深概化法在我国西南地区应用研究

选取受同续度带大气环流影响，天气系统发民菜产生降水所涉及的金沙江，雅砻江，大渡河，岷江，涪江，嘉陵江流域，研究美国推求可能最大降水的时－面－深概化法在我国西南地区的应用，研究以雅砻江为流域，成果和用于二滩水电站的设计洪水复核和官地水电站的设计洪水计算，且结果与其他方法十分接近。     

适用于分布式水文模拟的空间插值方法改进

降水数据是水文模型重要输入数据之一,雨量空间插值是获得面雨量数据的有效方法。改进现有雨量插值方法,获取较为精确的逐日连续面域降水数据,并以补远江流域为例对改进效果进行验证,将插值后得到的降水数据作为输入条件,基于MIKE SHE水文模型模拟补远江流域径流过程,分析改进后的插值方法所得降水数据对模型精度的提高效果。结果表明:利用改进插值方法(简称IDW-Thiessen插值法)得到的降水数据,在模型模拟径流过程中的效果优于利用Thiessen多边形获得的降水数据;在补远江流域这一研究案例中,利用IDW-Thiessen插值法得到的降水数据模拟补远江日径流,所得结果的纳什系数在率定期和验证期都超过0.7,高于利用Thiessen多边形法得到的降水数据进行径流模拟结果的纳什系数;IDW-Thiessen插值法与Thiessen多边形得到的径流模拟结果相比,年平均误差减少10%,雨季模型模拟精度提高6%,旱季模型模拟精度提高了7%,模拟径流过程线与实测径流过程线更吻合。     

黄淮海地区降水随机模拟模型及评价

利用黄淮海地区7个代表站连续42 a的实测降水资料,通过一阶马尔科夫链和伽玛分布函数的联合应用,建立了降水随机模拟模型。利用实测降水数据直接推求和回归模型间接获得的方法,分别模拟了7个代表站100 a的逐日降水过程。结果表明:模拟的降水量和降水天数均与实测值符合良好,两种方法月降水天数模拟值的平均相对误差分别为3.33%、4.01%,月降水量模拟值的平均相对误差分别为2.44%、2.36%;可以采用本文建立的回归模型估算转移概率和伽玛分布参数。     

信息化管理在工程降水中的重要性研究

工程降水设计中最常采用的裘布依公式、传统大井法以及数值模拟等大多只热衷于降水设计、水文地质模型的建立,而对降水的效果理论研究较少,仅限于实际观测(以沉降为主),远未做到实践反过来修正理论再应用于实践的优化设计、信息化设计的目标。研制了一套降水管理与风险控制系统,该系统通过建立系统模型将降水全过程中各阶段有条理的接连在一起,使各个阶段之间连成一个整体,实现工程中各阶段数据的综合利用。从而达到做到了实践(检测结果)反过来修正理论公式再应用于实践的良好循环,最优化的降低了工程降水产生的沉降变形。     

多种降水方式在水闸拆建工程中的联合应用

介绍了多种降水方式联合应用的设计和施工要点，并通过降水效果分析，指出在地下水补给丰富的地区，该法是行之有效的。     

基于改进降水输入模块的融雪径流模拟:以拉萨河为例

降水是自然界物质循环和水循环的重要组成部分,是高寒地区径流的重要来源,水文模型中降水数据的输入精度对提高高寒地区融雪径流模拟效果具有十分重要的作用。青藏高原地区气象站点较少,站点数据无法全面反映流域内降水时空分布的真实情况,传统的融雪径流模型在地形、风向和水汽等要素对降水垂直分布的影响考虑不够全面,制约了模型在山区融雪模拟以及预测中的应用,因此有必要对模型的降水输入项进行改进,以期提高半干旱高寒地区融雪径流模拟效果。本文基于改进的遥感卫星数据校正理论,开发了适用于半干旱高寒地区的降水输入模块,将其与度日因子模型进行耦合,利用高程分带将降水组合成半网格半站点的降水输入数据驱动模型,并在拉萨河流域进行试验研究。结果表明:降水输入模块能够显著提高降水卫星反演地面降水精度,改进后的融雪模型在率定期和验证期的NSE(Nash-Sutcliffe efficiency coefficient)分别为0.741和0.770,高于原融雪模型的模拟效果,表明改进后的模型能够在流域各个分区获得较为精确的降水数值,融雪径流模拟精度比原模型精度得到提高。总之,耦合降水输入模块的融雪模型可以有效提高降水输入精度,对缺资料半干旱高寒地区融雪模拟具有重要的参考价值。     

基于数据同化的降雨数值空间分布模拟研究

降雨数值模拟是延长水文预报预见期的重要方法,但由于降雨数值模拟中驱动数据所提供的初始场和边界场条件和大气的实际状态并不是完全吻合,导致模拟结果存在误差。减小降雨数值模拟的误差是提高水文预报精度的关键问题,特别是在大气数值模式和分布式水文模型耦合模拟过程中,高精度的降雨信息是准确模拟的关键。本文基于WRF模式和三维变分数据同化方法,选取雷达反射率和GTS(Global Telecommunication System)数据作为同化资料,开展基于数据同化的降雨数值空间分布模拟研究,从降雨的空间展布和指标评价两方面对同化前后的模拟结果进行对比。结果表明:同化后的模拟数据在CSI指标和RMSE指标上都优于同化前的模拟数据,说明同化后模拟数据的误差小于同化前的误差;将同化前后的数据展布在网格图中,发现同化后的数据可以更加准确地刻画降雨的空间分布规律,说明通过数据同化方法提高了模拟降雨和实际降雨空间分布的一致性,改善了WRF模式模拟降雨空间分布的能力。     

考虑场次降雨年际变化特征的年径流总量控制率准确核算

降雨资料的合理选取是进行年径流总量控制率统计分析的重要基础,直接影响到年径流总量控制率-设计降雨量对应关系的准确性。本文以北京市海绵城市试点区1951—2016年长序列场次降雨数据为例,定量分析了场次降雨划分方法和场次降雨序列年际变化对年径流总量控制率的影响。结果表明,较人为划分的日降雨数据而言,场次降雨数据能够更加真实地反映场次降雨特征。日降雨数据计算得到的设计降雨量整体偏低约14%,对于85%的年径流总量控制率条件,设计降雨量偏低5.9 mm。通过对6个场次降雨特征值进行M-K突变和趋势检验,将北京市海绵城市试点区的场次降雨序列划分为3个阶段,针对各阶段分别核算年径流总量控制率-设计降雨量关系,进而得到较为全面和客观的年径流总量控制率变化区间。因此,在数据资料允许的条件下,年径流总量控制率的核算应基于场次降雨数据进行,并在识别场次降雨序列年际变化特征的基础上,确定合理的年径流总量控制率变化区间,提高年径流总量控制率-设计降雨量对应关系计算结果的科学性,确保最优的海绵城市建设效果与合理的工程建设投入。     

降雨条件下非饱和土坡稳定性数值模拟

为了研究非饱和土坡在降雨入渗条件下的稳定性,运用饱和—非饱和渗流有限元法模拟降雨条件下饱和—非饱和土坡暂态渗流场的变化情况,分析了降雨强度、降雨持时以及土壤饱和渗透系数等参数对非饱和土坡稳定性的影响。分析结果表明:土坡的安全系数随降雨强度的增大而增大,随饱和渗透系数的增大而减小。由于降雨的进行,雨水入渗量逐渐增加,基质吸力逐渐丧失,孔隙水压力逐渐增大,因而土坡的安全系数随降雨持时的增加而减小。     

降雨特征对半透水道路径流系数的影响EI北大核心CSCD

通过单车道半透水道路物理模型试验,采用人工模拟降雨的方法,系统研究了降雨强度、降雨历时、雨峰系数和雨型对半透水道路径流系数的影响。结果表明:径流系数随着重现期的增大而增大,当重现期从0.5 a增加到20 a时,径流系数从0.093增加到0.377;径流系数随着降雨历时的增大而减小,随着雨峰系数的增大而增大;当重现期和降雨历时保持不变时,均匀雨型条件下的径流系数略大于芝加哥雨型条件下的径流系数;重现期对半透水道路径流系数的影响最大,雨峰系数和雨型对其影响较小。     

透水道路径流系数试验研究

透水道路是缓解城市道路积水问题的有效途径,但现有道路的排水设计方法对于透水道路并不完全适用,为解决上述问题,利用人工降雨装置和特别设计的透水道路试验平台和流量监测系统,通过人工模拟降雨试验,研究在不同降雨条件下透水道路径流系数的变化规律。试验研究结果表明:在地形条件不发生改变的情况下,透水道路径流系数在降雨过程中呈现单峰状动态变化,并且降雨历时与降雨重现期都会影响透水道路径流系数的最大值,并与之成正相关关系;在试验条件下,径流系数随降雨强度的变化存在一个敏感区间,在此区间内,径流系数随雨强变化的速率较快;当试验工况不变且降雨强度小于50 mm/h时,透水道路的径流系数平均值为0.023,说明该条件下的透水道路可控制降雨强度50 mm/h以下的降雨不产流,即在后续排水通畅条件下,所研究透水道路可以解决多数降雨事件的道路积水问题。试验为后续透水道路径流系数的研究打下了基础,也为透水道路的排水设计提供了一定的理论依据。     

枫树坝水库坝址流域内雨量站站网优化

应用新安江模型对东江流域枫树坝水库坝址以上流域内的雨量站网进行优化,并且应用优化前后的降水资料进行模拟、采用洪水资料进行验证,结果表明可将原有14个雨量站调整为10个。优化后的雨量站网观测资料不仅满足水文模拟精度的要求,而且降低了费用,从而为流域内的雨量站网布设提供了科学依据。     

天津市设计暴雨雨型的演变

利用天津市1951—2004年54年逐分钟的暴雨资料,采用Huff雨型法研究了天津市设计暴雨雨型及其年代变化。结果表明,天津市的暴雨雨峰大部分出现在降雨历时的第一和第二的四分之一时段内;对比前后27年数据得到的设计暴雨雨型,发现近年来暴雨出现了雨峰提前、雨峰峰值升高等现象,受此影响,暴雨径流出现了洪峰提前、径流总量升高的现象;即使设计暴雨在总量上没有变化,其降雨过程和雨型对防洪排涝和年径流总量控制的效果也会有相当大的影响。因此设计雨型的研究和设计暴雨一样都应当时常更新,并在工程设计中考虑降雨过程和设计雨型的变化可能带来的影响和水文效应。     

雨量站网分布对雨量插值算法及径流响应的影响

为比较雨量站网密度及分布对不同空间插值算法的影响,选取6种雨量站密度的不同分布,采用4种空间插值算法对研究区2006—2014年的日降雨进行插值,并将面均雨量作为新安江模型的输入,分析和比较其降雨径流响应。结果表明:①雨量站网空间分布越均匀,降雨插值误差越小,其径流模拟的精度也越高;②在雨量站网均匀布置的情况下,各空间插值算法的插值结果差异较小;雨量站网布置不均匀时,站点数目越少各空间插值算法插值结果差异越大;③计算点雨量时,考虑空间变量的克里金法能更准确地计算日降雨的结果;计算面雨量时,不同插值算法间差异较小,建议选用计算简便的插值算法,比如泰森多边形、反距离权重法。     

丹竹坪水电站黄沙坝址设计洪水的推求

丹竹坪水电站黄沙坝址设计洪水计算由于流量资料不足,又难以使用相关法来插补延长.只能用暴雨资料来推求工程设计洪水.通过历史洪水调查,分析黄沙河的洪水特性,根据其设计暴雨雨型,经过产流汇流分析计算和实测洪水单位线,采用瞬时单位线、历史洪水经验频率分析等方法,推算出黄沙坝址设计洪水.     

考虑径流补给的滑坡渗流三维有限元模拟

现有数值模拟方法在模拟边坡降雨入渗时通常不能考虑径流流量补给对滑体渗流的影响,当滑床和滑带的渗透性相对于滑体极低时,会出现低估降雨入渗量、高估滑坡稳定性的现象。以Richards方程、运动波方程和有限元法为基础,提出了一种降雨时滑坡渗流数值模拟方法。该方法忽略滑床和滑带的渗流而只考虑滑体渗流过程,从而减小计算规模,也避免了因滑体与滑床(滑带)渗透性差异过大引起的数值计算困难;依据地形和滑体降雨入渗边界饱和情况,修正降雨入渗边界类型和流量,实现了考虑径流流量补给的滑坡降雨入渗简化数值模拟。对简单土质边坡降雨入渗进行数值模拟,从水量平衡与边坡渗流场两个角度,对比了考虑和不考虑径流流量补给的区别;结果表明,考虑径流流量补给时才能保证计算结果水量平衡,正确反映降雨入渗对基质吸力大幅降低的作用。