数据驱动模型与概念性模型的应用对比

BP神经网络与K-最近邻(KNN)算法相耦合所建立的BK(BP-KNN)模型是一种数据驱动模型,它克服了传统的BP神经网络模型必需前期实测流量、泛化能力不强的缺点。IHACRES模型是一种结构简单、应用广泛的以单位线为基础的集总式概念性模型。选择板桥、马渡王两个流域分别运用BK模型、IHACRES模型和新安江模型进行径流模拟。模拟结果表明,BK模型的模拟效果最好,IHACRES模型次之;说明数据驱动模型在水文模拟中有着巨大的运用空间。     

三峡库区生态屏障范围界定

为有效保护三峡库区生态环境,应在库区175m淹没线以上建立生态屏障区。本文针对生态屏障的内涵及其具有的功能,提出了具体的生态屏障界定标准并建立了数学模型,提出了生态屏障建设相对适宜度。以忠县洋渡镇作为实例,利用Grid-Xinanjiang产流模型,计算研究区域内各网格单元的产流开始时间;利用网格水滴汇流模型,统计研究区各网格单元到达库区175m淹没线的汇流时间;利用收集到的地形、地貌和土地利用等资料统计研究区各单元的地形起伏、土壤质地、生态屏障投资费用等情况,在此基础上得到了洋渡镇生态屏障建设相对适宜度分布情况。通过计算缓冲区情景与高程情景下不同阈值的生态屏障平均相对适宜度变化曲线,确定了相应情景的生态屏障范围阈值;并通过对比2种阈值的生态屏障范围与适宜度的分布图,认为高程情景优于缓冲区情景。     

利用水文模型研究下垫面变化对洪水的影响

选取海河流域紫荆关、阜平两个小流域,分别用1980年前后的次洪资料对进行了参数率定,根据两组参数的变化来反映流域下垫面的变化;然后采用1980年之后的参数重演1980年之前的洪水,通过计算出的次洪径流深和洪峰的变化幅度来反映流域下垫面变化对洪水的影响。结果表明:自由水容量和河网水流消退系数均呈增大趋势,导致在同等降水条件下各流域的径流深和洪峰明显减小,而且洪峰的减小幅度大于径流深的减小幅度,说明下垫面变化对洪峰的影响比对径流深的影响要大。     

通用一维河网不恒定流软件的研究

本文讨论了通用一维河网不稳定流数值计算软件的数学物理基础：(1)扩展的圣维南方程组及其有限差分方程的牛顿迭代方程组；(2)特殊结点的特殊方程及迭代方程；(3)边界条件和初始条件；(4)系统方程的装配和特殊的高斯消元法.最后用一个例子来与其它的软件进行比较。     

基于栅格的新安江模型与GTOPMODEL模型

根据新安江模型和TOPMODEL,建立了基于网格的分布式水文模型Grid-Xin’anjiang和GTOPMODEL。将模型用于黄河支流洛河流域以及钱塘江支流密赛和太湖支流西苕溪流域的洪水模拟计算,并与新安江模型和TOPMODEL的结果进行比较。结果显示,基于网格模型的模拟精度要高于原模型的精度。     

栅格型新安江模型的研究

根据新安江模型理论,构造了基于栅格的新安江模型,该模型以DEM栅格为计算单元,考虑栅格之间的水量交换以及河道排水网络的影响,并将模型用于钱塘江支流密赛流域以及淮河息县流域的洪水模拟计算,结果表明,该模型可以很好的应用上述两个流域进行洪水模拟,其模拟精度与传统新安江模型的模拟精度相当.栅格型新安江模型可以很好的模拟流域水文过程的空间分布,通过比较几次洪水的产流面积变化过程可以看出,栅格型新安江模型的模拟结果与新安江模型的模拟结果基本一致,证明了该模型的合理性.     

新安江模模型、TOPMODEL和萨克拉门托模型的应用比较

通过ArcView软件对英那河流域进行了流域信息的提取,并利用VB编程提取出该流域的地形指数与河网等流时线,使之成为TOPMODEL的客观参数.为了客观表示流域的初始状态,还建立了初始土壤缺水量与地形指数之间的关系式:并选用TOPMODEL、萨克拉门托模型和新安江模型对英那河上史家堡流域和英那河水库流域的产汇流规律及洪水预报进行了应用研究,对三个模型在研究区域应用的结果进行了比较分析.     

新安江-海河模型在烟台市典型流域的径流模拟

为建立适用于烟台市半湿润地区的水文模型, 考虑流域水文特征及下垫面条件的影响, 采用新安江-海河模型 对 2011- 2018 年烟台5 个典型流域进行径流模拟。2014 年起烟台连续 3 年干旱, 河道干涸, 径流量与2014 年前相 比大幅减少。考虑到干旱的影响, 采用 Mann-Kendal 检验法对年径流序列进行突变检验,确定 2014 年为年径流突变点, 将模拟序列分为 2 个时间段。结果表明: 径流过程分段模拟之后, 新安江-海河模型在烟台市典型流域的径流模拟精度较高, 参数取值较为合理, 模型能够反映实际的产汇流情况, 有较好的适用性。     

一维—二维耦合的水库下游地区洪水演进数学模型及应用

针对水库下游地区河道洪水与漫堤洪水模拟需求,建立了一维—二维耦合的洪水演进数学模型。一维模型采用Pressimann格式离散求解,二维模型采用能够适应复杂几何形状和多种流态的Osher格式求解,一维—二维连接处采用堰流公式实现水流交互。应用该模型模拟白溪流域2015年"苏迪罗"台风实际洪水,可得到洪水在计算区域的演进过程和淹没情况。对比模拟结果与实际情况可知,该模型计算合理、准确,计算结果可为防汛部门防洪预案制定、防汛调度决策提供技术支撑。