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。     

基于LH-OAT与变异系数法的汇流模型参数敏感性分析

为分析汇流模型参数对洪水模拟效果的影响,提高模型参数率定的精确性,以山西省洪水预报系统中的纳什瞬时单位线汇流模型为研究对象,运用LH-OAT法对汇流模型参数进行定向改变,分析确定汇流模型参数在不同等级洪水、不同流域、不同目标函数中的敏感性,再基于变异系数法确定汇流模型参数综合敏感性系数。研究表明,纳什瞬时单位线汇流模型参数敏感性会随着洪水等级、流域特征、目标函数的不同而改变,且汇流模型参数的敏感性仅与目标函数洪峰误差PE、洪峰流量Q_(mi)有关,与其他的目标函数无关;C_1与C_2这2个汇流模型参数综合敏感性系数分别为0.58、0.42,均为敏感性参数,且C_2的敏感性大于C_1。     

NAM降雨径流模型的参数全局敏感性分析

NAM模型在国内外流域降雨径流模拟中得到广泛应用,参数敏感性分析是模型构建与应用的重要环节,其目的在于定性或定量评估模型参数对模拟结果的影响,确定参数重要程度,识别敏感参数,以提高模型参数率定的效率。以小清河黄台桥断面以上321 km²流域为例,利用拉丁超立方抽样方法对输入参数进行随机抽样,以此为基础,分别采用偏秩相关法和互信息法,对NAM模型中9个主要参数进行全局敏感性分析,并对两种方法的结果进行对比分析。结果表明,两种方法得到的参数敏感性次序具有一致性,可以相互验证;对洪峰流量影响最大的参数是地表径流临界值和汇流时间常数,对峰现时间影响最大的参数是汇流时间常数,对径流总量影响最大的参数是地表径流临界值。地下径流临界值、壤中流临界值、壤中流系数、地表蓄水层最大含水量和浅层蓄水层最大含水量为不敏感参数,在模型率定时可以根据经验取固定值以提高率定效率。     

平原区水闸设计洪水流量的确定

平原区水闸,按常规计算方法,将整个流域作为整体按产汇流模型计算洪水成果往往偏大。本文以粤东某水闸为例,在分析流域产汇流特性基础上,将流域面积分为山区和平原两种类型,分别用广东省综合单位法和平均排除法计算山区和平原面积的设计流量,两者叠加计算设计洪水,并对该方法的合理性进行了探讨和分析。     

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。     

基于全局灵敏度分析的坝址温度场影响因子探讨

运行期坝址温度场与渗流场耦合数学模型包含诸多参数，采用灵敏度分析方法能确定坝址温度场的主要影响因子，从而减小模型校正的工作量，为相关研究提供借鉴。基于坝址区热-流耦合稳态模型，对该温度场分别做了局部灵敏度分析和全局灵敏度分析。分析结果表明坝址温度场对上游水库库底温度和下游坝面温度较灵敏，其余参数的灵敏度顺序依次为水力梯度、渗透率、岩石热导系数、孔隙度和介质比热。两种方法的对比分析可知全局灵敏度分析能用来定量研究参数间共同作用对数值模型的影响，具有优越性。     

流域水文模型在临界雨量分析中的应用研究

为提高无资料地区临界雨量分析结果的精确度,采用双曲正切产流模型和单位线流域汇流模型,结合山西省清凉寺沟流域水文下垫面产汇流模型参数,对实测暴雨洪水进行了模拟分析。结果表明:径流深及洪峰流量的合格率均为75%,参数是合理、可靠的,据此得出了该流域不同流量级时的临界雨量。     

新型汇流计算方法及其在缺资料地区的应用

熵法、矩法推求纳什汇流参数需要完整的水文资料,在缺资料地区难以使用,故引入新型汇流计算方法,不依赖水文资料,利用Arc GIS软件,由流域地貌特征推求纳什汇流参数,进而获得时段单位线。选取湿润地区沙埠和半湿润地区马渡王两个流域,应用新型汇流计算方法进行次洪模拟研究,取得了良好效果,克服了熵法、矩法和其他参数优化方法对资料需求较高的不足,为缺资料地区汇流计算提供了新的方法。     

尼尔基水库控制流域伽玛分布地貌瞬时单位线推导

本文采用线性特征河长的概念,结合流域地貌特征,根据概念性流域地貌汇流模型的一般理论,以概念性元素"特征河长河段"模拟各级河道的汇流作用,建立了基于线性特征河长河段的伽玛分布地貌瞬时单位线模型。推导出了尼尔基水库控制的四级流域瞬时单位线的表达式,讨论了参数的约束条件和参数的推求方法,并分析了模型参数对瞬时单位线的影响。     

基于一维运动波理论的坡面汇流和沟道汇流数学模型研究

一维运动波理论常用于坡面汇流和沟道汇流的模拟,根据坡面汇流和沟道汇流的特点,采用不同形式的运动波控制方程组来分别描述坡面汇流和沟道汇流过程。采用Mac Cormack格式开发了坡面汇流模型,采用线性离散和非线性离散的显式有限差分格式开发了沟道汇流模型,通过3个典型的算例对各模型进行了验证。验证结果表明,开发的沟道汇流模型是成功的;空间步长的尺度对数值解精度有较大影响,步长越小,数值解精度越高;在沟道汇流模型中,线性求解和迭代求解两种方法的计算结果基本一致。     

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。     

WRF-Hydro模型参数在河西内陆河流域的敏感性分析

为研究WRF-Hydro模型参数在河西内陆河流域的敏感性，以西营河流域九条岭水文站以上区域为研究区，在离线模式下利用2015—2018年的全球预报系统(GFS)数据驱动WRF-Hydro模型。基于LH-OAT方法对WRF-Hydro模型的6个主要参数对不同评价指标和空间分辨率的汇流演算网格的敏感性进行了分析，定量计算了各参数的敏感性指标，划分了敏感度等级，并结合典型洪水分析了各参数对洪水过程线的具体影响。结果表明：河道曼宁糙率乘子(MANNFAC)为极敏感参数，入渗系数(REFKDT)、土壤饱和导水率(REFDK)、深层导水系数(slope)为敏感参数，地表糙率乘子(OVROUGHRTFAC)为一般敏感参数，地表持水深度乘子(RETDEPRTFAC)为不敏感参数；各参数的敏感性并不是一成不变的，参数敏感度会受到评价指标的影响，有一定程度的变化；随着汇流演算网格空间分辨率的变化，各参数全局敏感度也会有小幅变化，但参数的全局敏感度等级不发生改变；MANNFAC对峰现时间的调节效果最好，REFKDT和REFDK对洪量和洪峰流量的调节效果显著，slope可以很好地调节洪水过程线的形状。     

基于Sobol方法的新安江模型参数敏感性分析

采用敏感性分析方法对复杂模型和系统的输入和输出进行定性和定量的分析,有利于模型结构的诊断、模型参数的识别和模型的应用。现以桓仁水库流域为例,使用Sobol方法,以确定性系数、总水量误差系数、低水误差系数和高水误差系数作为敏感性分析模型的目标函数,分别对模型单参数和多参数的敏感性进行了评价。结果表明不同目标函数下参数的敏感性不同;Sobol能定量地给出参数的总敏感度和参数间相互作用的敏感度,适合于分析水文模型的参数敏感性。     

基于LH-OAT分布式水文模型参数敏感性分析

为了有效进行分布式水文模型参数的优选,消除模型计算过程中的不确定性,更好地理解参数对水文模拟的影响,开展了模型参数敏感性分析。使用LH-OAT方法,对比分析了3个不同的流域中多个目标函数下的分布式物理水文模型——流溪河模型的参数敏感性,将其参数敏感性归为：极敏感,敏感,一般敏感和不敏感4类。研究表明,模型参数的敏感性并不是一成不变的,在不同流域,不同评价目标下,会发生一定程度的改变。     

基于 UQ-PyL 的 SWAT 模型参数不确定性 分析综合评估

为解决 SWAT?(soil?and?water?assessment?tool) 模型在复杂情形下的参数不确定性分析问题，引入参数不确定 性分析平台 UQ-PyL(Uncertainty?Quantification?Python?Laboratory)，开发 UQ-PyL 与 SWAT 模型的耦合模块，使得 UQ-PyL 中的各种算法能够方便快捷地应用于 SWAT 模型的参数不确定性分析。为验证 UQ-PyL 用于 SWAT 模 型参数不确定性分析的效果，在我国不同气候条件下的 4 个流域构建 SWAT 模型，综合对比评估 UQ-PyL 与 SWAT-CUP 对模型参数的不确定性分析结果。结果表明：UQ-PyL 多种敏感性分析方法筛选出的敏感参数比 SWAT-CUP 单一方法筛选的结果更加合理；使用 UQ-PyL 率定的参数在 4 个流域应用中都表现良好，优化后模拟 结果的纳什效率系数均在 0.55 以上，收敛次数在 550 次以内；在 4 个流域的模拟中，UQ-PyL 能提供计算效率更高 的算法 ASMO，也能提供模拟结果更准确的算法 SCE。综上，与 SWAT 模型相耦合的 UQ-PyL 能够支持 SWAT 模 型用户在不同系统下对模型参数进行更高效的不确定性分析研究。     

水文模型参数敏感性分析方法评述

针对水文模型敏感性分析中存在的诸多问题,分析水文模型参数敏感性分析在模型构建及应用过程中的主要作用及其与不确定性分析和参数优化之间的联系,总结敏感性分析方法的3种分类,并探讨水文模型中常用的筛选法、回归分析法、基于方差的分析方法及基于代理模型技术的分析方法等4种关键技术方法,剖析水文模型参数敏感性分析方法的适用条件及优缺点,回顾各种方法在水文模型中的研究现状,提出水文模型参数敏感性分析的研究框架与步骤,指出水文模型参数敏感性分析的计算效率、可靠性和参数的相关性是未来的主要研究方向。     

VG模型参数对灌溉补给系数的敏感性分析

运用模型手段,计算灌溉补给系数时,VG 模型中水力参数的不确定性严重影响了灌溉入渗补给系数的可靠性,且目前针对非均质岩土层入渗及其水力参数敏感性的研究较少。基于新疆伊犁霍城县原位试验场灌溉试验,运用 HYDＲUS－2D 软件建立二维饱和－非饱和带水分运移数值模型,利用EFAST 法和 Morris 筛选法分析了 VG 模型中水力参数对灌溉补给系数的敏感性,并分析比较两种方法的一致性。研究表明: 当包气带岩性为均质结构时,θs( 土壤的饱和含水率) 及 n( VG 模型的形状参数) 共同影响着灌溉补给系数。当包气带岩性处于上粗下细的结构时,θs 对灌溉补给系数影响最大,即表明 θs 最为敏感,而且细颗粒 θs 相对于其他水力参数的耦合程度最大。n 直接影响着土壤水分特征曲线的整体形状。同时 EFAST 法和 Morris 筛选法对参数敏感性分析结果呈现较高的相关性。由于VG 模型中水力参数数量适中,EFAST 法较 Morris 筛选法工作量合理,同时对模型参数敏感性分析更加贴近实际。研究成果对获取包气带水分运移模型参数有着重要意义。     

基于正交试验法的梯级水库连溃分析模型参数敏感性分析

建设梯级水库是目前江河水电开发的主要方式,连溃分析模型参数的合理选择,对保障梯级水电工程的安全运行具有重要的意义。基于正交试验法,以我国西南某流域上虚拟的"下庄(1)—达里—双屯子"三级梯级水库系统为例,进行梯级水库连溃分析模型参数对下庄(1)水库溃决流量Q、达里水库最高水位H1和双屯子水库最高水位H2三个试验指标的敏感性分析。研究结果表明:梯级水库连溃分析模型中参数侵蚀率b、双屯子水库起调水位H*对各指标计算结果影响显著,参数敏感性高;而洪水频率P对各指标计算结果影响较小,参数敏感性较低。因此,在梯级水库溃坝参数反演分析实际工程中,应该将b和H*作为参数反演分析选取的重点。本文的研究方法及成果可以为梯级水库连溃分析模型参数反演分析时合理选择模型参数提供参考。     

地源热泵系统地下水热量运移模拟参数敏感性分析

基于敏感性分析理论,以某地下水源热泵系统夏季运行为例,选取典型观测点温度值及回灌水热量影响范围作为模型输出结果,从局部和全局定性、定量地讨论了热泵系统特定水流和热源条件下地下水热量运移模拟中参数的敏感性问题。结果表明:模型输出结果对所选参数的局部敏感性程度和趋势差别明显;全局敏感性分析中其他参数不同取值对待分析参数敏感性各参数间共同作用对模型均存在影响,各参数组合全局敏感性趋势变化基本一致,模型稳定性较好。     

三峡库区典型支流水质模型及其参数敏感性分析

参数敏感性分析旨在确定水质模型中各参数对模型精度的影响,在利用水质模型分析时,可根据参数的敏感性精简模型中的大量参数。以三峡库区支流草堂河为例,建立相应生态动力学模型,并对模型结果进行验证,再进一步采用扰动分析法对模型中26个参数的敏感性进行了计算分析。研究结果表明:生化参数中浮游植物的最大生长率(R0)、适应温度下限(T1)、死亡线性系数(RDIE1)、光照最低值(IOPT)、消光系数(KC)、遮光系数(KW)及磷酸盐半饱和系数(KPO4)是敏感性最高的参数,其他参数敏感性相对较低;对同一参数而言,其敏感性亦会随季节改变发生变化,其敏感性一般在冬春季较低,夏秋季较高。