基于土壤水动力学的洪水预报模型及其在无定河流域的应用

由于暴雨洪水发生次数少、观测资料不足、产汇流过程复杂等原因,干旱半干旱地区中小河流的洪水预报一直是我国水文预报业务的难点之一。基于土壤水动力学理论计算土壤入渗和地表产流过程,开发了具有物理机制的坡面产流模型;通过搭配中国洪水预报系统的坡面汇流模型,构建了陕西无定河支流大理河的洪水预报方案,以"2017.7.26"暴雨洪水为例进行了典型研究,并分析了降雨输入的时间步长对洪水模拟的影响。结果表明,基于土壤水动力学的坡面产流模型在无定河流域具有良好的应用潜力,但是在应用过程中要特别注意提高雨水情信息的时空分辨率,对于以超渗产流为主、洪水陡涨陡落的北方中小河流,建议采用1 h或者30 min尺度的降雨资料及时间步长进行洪水计算。     

HEC-HMS模型在恭城河流域的应用研究

以恭城河流域为应用实例,介绍了HEC-HMS模型在恭城河流域的构建方法和过程。分别构建两种HEC-HMS水文模型方案对恭城河山洪过程进行模拟并对比两种方案的模拟精度,结果表明HEC-HMS水文模型可应用于恭城河流域山洪预报;并且以初损后损法为产流模块、Snyder单位线法为直接径流模块、退水曲线法为基流计算模块、马斯京根法为河道汇流计算模块的方案在径流深精度、洪峰流量精度、峰现时差和确定性系数上均略优于以SCS曲线法为产流计算模块、SCS单位线法为直接径流计算模块、退水曲线法为基流计算模块、马斯京根法为河道汇流计算模块的组合方案。     

HEC-HMS模型在岢岚流域的应用研究

针对岢岚流域1967—2007年的场次洪水情况,在基于DEM构建数字模型的基础上,采用HEC-HMS模型,选取SCS-CN值法、SCS单位线法、指数衰退法以及马斯京根法分别对流域产流、坡面汇流、基流以及河道汇流进行计算,进而构建洪水预报模型,并对模型的适用性进行研究。结果表明：率定期与验证期各场次洪水的洪峰流量、峰现时间以及径流深均达到合格水平,确定性系数DC均值分别为0.640、0.612,合格率均为71.4%,均达到乙级预报精度,且模型对小型洪水的模拟精度较大中型洪水更高;HEC-HMS模型在岢岚流域的适用性良好,能为岢岚流域未来洪水预报提供新的依据。     

基于DEM的地貌单位线在汉江上游洪水预报中的应用

汉江上游部分中小河流由于缺少长期实测水文资料，难以利用传统的单位线进行汇流计算。因此，提出一种基于DEM的地貌单位线方法，该方法以30 m×30 m分辨率的DEM为原始数据，采用ARCGIS提取流域水系及地貌特征参数，推导地貌单位线，进而构建流域汇流模型。以汉江上游鄂坪水库为例，挑选2020年和2021年汛期4场较为典型的洪水过程，对该流域“蓄满产流+地貌单位线”预报模型模拟效果进行验证。结果表明：基于DEM的地貌单位线在鄂坪水电站入库洪水预报中效果较好，可在汛期为水库防洪调度提供依据，同时可为汉江上游缺资料中小河流的洪水预报汇流计算提供参考。     

基于双超模型的冷口水文站流域洪水预报研究

针对冷口水文站控制流域开展小流域洪水预报研究。首先对研究区的数字高程模型(DEM)进行处理,并运用泰森多边形法计算子流域的面积权重;采用双超产流模式计算产流、纳什瞬时单位线法计算坡面汇流、SWAI_1进行河道洪水演算,建立双超洪水预报模型;并运用LH-OAT法分析模型参数的敏感性;针对25场不同级别的历史洪水进行模型参数的率定与验证,其模拟结果在率定期和验证期均达到了乙级预报精度,模拟效果良好。研究成果可为流域水文预报和防洪减灾提供参考,同时丰富半干旱半湿润地区洪水预报的研究经验。     

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。     

河槽汇流曲线预报方法应用分析

河槽汇流曲线法是河段上、下游断面之间流量预报的常用方法。文章以马斯京根河道汇流曲线和瞬时河槽汇流曲线基本原理为基础,对两种方法进行了应用分析和探讨。两种途径得到的河槽汇流单位线,经多次洪水验证分析,两种汇流曲线的预报精度无明显差异。针对实例流域具体情况,在参数计算方法选取,预报断面区间来水量确定等方面提出了具体建议。     

乌溪江流域洪水预报及实时校正方法研究

应用新安江模型对乌溪江流域进行洪水预报,基于流域产汇流特点,将乌溪江流域以雨量站为中心划分子流域,以各子流域坡面汇流流达时间参数控制流域汇流,以达到模拟流域汇流时变性的效果。为了减小初始状态误差,使得模型计算过程中误差不逐时段累积,提出采用逐时段优选前期自由水蓄水量方法进行实时校正,并利用预测流量过程的径流系数做合理性验证。结果表明,在乌溪江流域划分子流域洪水预报效果较好,实时校正后预报精度更高,优选前期自由蓄水量实时校正预报流量是合理的。     

安康水电站入库洪水预报方案的研究

水库防洪调度的依据是洪水预报 ,因此洪水预报方案的好坏将直接关系到水库调度的成败 ,尤其是安康水库 ,防洪项目和防洪要求特别繁多 ,且洪水暴涨暴落 ,汇流时间极短 ,对洪水预报的精度要求更高。为此 ,将研究确定的流域蓄满产流模型、单位线模型产、汇流方案用近几年安康水库所发生的较大洪水进行检验 ,其洪峰、洪量均在允许的误差范围内 ,证明方案是合理可行的。     

观音阁流域洪水预报模型初探

本文阐述了观音阁水库流域洪水预报模型的选取、产流和汇流原理及模型参数优选及调式结果。应用表明,该洪水预报模型产流、汇流预报精度较高,有较强的实用价值。     

HEC-HMS水文模型在流域洪水模拟中的应用——以山西石楼县义牒河流域为例

利用HEC-HMS水文模型及Arc GIS平台,对分辨率为30 m的DEM数据进行了预处理和数字流域的提取,并将义牒河流域划分为17个子流域,结合对应的土地利用及土壤类型数据,生成水文模型的基本计算单元,对该流域的降雨径流过程进行了模拟。由于研究区下垫面条件复杂,为了分析不同产汇流方法对洪水的影响,采用2种模拟方案。方案一产流计算选用初损稳渗法、径流计算选用运动波法、河道洪水演算选用马斯京根法;方案二产流计算选用SCS曲线法、径流计算选用SCS单位线法、河道洪水演算选用马斯京根法。结果显示:方案一洪峰合格率为88.9%,DC均值为0.773,洪峰出现时差为10 min;方案二的洪峰合格率为89.9%,DC均值为0.838,洪峰出现时差为8 min。从DC均值、洪峰数值、洪峰出现时差的角度说明该水文模型在义牒河流域的适用性较好。     

上游水库调蓄对桂林水文站洪水预报的影响分析

随着上游川江、小溶江及斧子口水库的陆续建成,桂林水文站上游流域产、汇流条件已改变,原有的预报方案已不能满足洪水预报作业要求。为此,结合"2013.05"洪水,采用单位线法推求天然洪水过程,分析了上游水库调蓄对桂林水文站洪水预报的影响,探讨该流域洪水产汇流特性,以期优化桂林水文站洪水预报方案,提高洪水预报精度。     

淮河鲁台子以上流域洪水预报模型研究

本文以淮河鲁台子以上流域为例,采用分布式概念性水文模型,对王家坝以上流域及阜阳、蒋家集、横排头淮干支流进行降雨径流与洪水过程研究,同时进行参数率定。采用马斯京根法、马斯京根水位模拟法和扩散波非线性水位法,对淮河干流王家坝至鲁台子区间具有行蓄洪区流域洪水进行预报。预报模型在2007年的大洪水预报调度中得到了检验,取得了较高的精度。     

时间步长和产汇流方法对小流域次洪模拟的影响

为研究半干旱半湿润流域复杂产流机制下不同时间步长和产汇流方法对次洪模拟的影响,选取北张店流域为研究对象,对1993～2005年具有代表性的12场次洪降雨径流资料,利用HEC-HMS模型分别以10,15,20 min为时间步长,采用2种方案进行模拟计算并对比分析结果。方案1为初损稳渗法+Clark单位线法;方案2为格林-安普特法+SCS单位线法;河道汇流演算均为马斯京根法,基流计算均为指数消退法,结果表明:时间步长的选取对次洪模拟结果影响较大,两种方案均在15 min时间步长下模拟精度最高,表明时间步长的选取并非是越短越精确。时间步长为15 min时方案1的确定性系数(DC)均值为0.813,方案2的DC均值为0.764,且方案1在洪峰、洪量和峰现时差模拟方面均优于方案2。     

乌溪江流域自动洪水预报系统研究与应用

由于预报模型的局限性和实时信息的不完善,洪水预报过程存在一定误差。利用自动预报模型和人工预报参数交互式修改相结合的方式可提高洪水预报精度。在乌溪江流域自动洪水预报系统研究中,采用径流系数控制前期雨量损失总量,通过调整雨量损失进行产流计算,根据时段降雨的降雨中心和降雨强度选用单位线进行汇流计算。同时在自动化洪水预报基础上配以预报人员的多年预报经验,完成可实时修正、高精度的实时洪水预报。以典型洪水预报为例,人工预报参数交互式修改方法的准确性较高,人工预报峰现时间相差1 h,人工预报洪峰流量误差为0.74%,预报精度等级为乙级。研究成果已在浙江省乌溪江流域自动洪水预报系统得到应用,对其他流域洪水预报具有参考价值。     

SCS模型在山区小流域山洪灾害预报预警中的适用性分析

预报预警是山洪灾害防治中重要的非工程措施,是防灾减灾救灾的关键环节。选取分别代表秦巴山地水资源保护区、西南地震作用区、喀斯特地区、黄土高原超渗产流区、东南沿海台风影响区的湖北省丹江口官山河流域、四川省都江堰白沙河流域、贵州省望谟县望谟河流域、陕西省子洲县岔巴沟流域、广东省高州市马贵河流域这5个典型流域,通过构建改进的SCS模型进行历史山洪模拟,探讨该模型在小流域暴雨山洪预报预警中的广泛适用性。结果表明:基于SCS模型构建的小流域暴雨山洪预报方案中官山河、白沙河、望谟河、马贵河方案均为乙级方案,可用于正式发布预报;岔巴沟为丙级方案,可用于参考性预报。SCS模型在5个典型示范区的洪峰流量预报精度普遍在80%左右,高于我国山洪灾害洪峰流量预报平均水平(40%)。总体来说,SCS模型对各类典型流域的山洪模拟效果较好,能够用于山洪灾害预报预警业务。SCS模型结构简单,参数少,特别适用于无资料地区推广应用。     

基于协整理论的淮河流域上游洪水预报实时校正方法

为了提高淮河流域上游的洪水预报精度,引入计量经济学中的协整理论与误差修正模型用于洪水预报实时校正;同时为了解决自回归算法无法针对非平稳序列建模以及序贯相关性问题,构建了基于误差修正概念的自回归误差修正模型。以淮河鲁台子站以上流域为研究区域,基于分布式垂向混合产流模型模拟结果,分别构建一阶至三阶自回归模型、误差修正模型和基于误差修正的自回归模型对模拟结果进行校正,采用修正效果评价系数、确定性系数、洪峰相对误差、径流深相对误差和峰现时差5个评价指标,分析对比各校正模型对流域2003—2014年10场洪水的校正效果。结果表明:3种实时校正方法均对淮河流域上游洪水有一定的校正效果,其中,自回归模型校正效果最差,排除误差序列非平稳的两次洪水后,其平均修正效果评价系数为0.20;误差修正模型能够有效校正预报洪水,其平均修正效果评价系数为0.76;基于误差修正的自回归模型校正效果较好,与传统自回归模型相比,对洪峰流量的校正效果显著提高,其平均修正效果评价系数达到0.98,可用于淮河流域上游洪水预报的实时校正。     

HEC-HMS模型在城市化流域洪水模拟中的应用

流域城市化过程影响了城市洪水形成的产汇流条件,显著增大了流域洪水模拟预报难度。采用HECHMS水文模型,选取秦淮河流域城市化前1980~1988年间共8场降雨-径流过程、城市化后2007~2013年间共7场降雨-径流过程开展洪水模拟研究,率定城市化前后不同土地利用情景下的产汇流参数,并设计城市化影响洪水模拟方案,对比分析城市化影响下的流域水文响应。结果表明:HEC-HMS模型在秦淮河流域城市化前后均具有很好适用性,且单峰洪水过程模拟精度高;城市化后流域内其他用地向城市建设用地转移,流域内不透水面积增加明显,使得产流量增加,洪峰流量增大,峰现时间提前约2 h。     

清河水库洪水预报与防洪调度技术研究

对清河水库的实际情况与目前洪水预报调度技术的现状进行分析，水文预报模型采用蓄满产流模型和单位线法进行产汇流计算，采用试算法进行水库调度，利用水库历史数据对模型进行验证。总结归纳了洪水预报技术在水库入库径流预报中的重要地位，并对水库洪水预报将来的发展趋势进行了系统的分析。     

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.