三层耦合流域水文模型（I）模型结构和数学方程

提出和建立了一个新的三层耦合流域水文模型,简称为耦合模型,它以土壤层的含水量作为描述流域系统在降雨、径流转换过程中物理特征的状态变量,用三个耦合的线性常微分方程来描述整个流域系统将降雨转化为径流的反应机制。该模型具有概念清楚,结构简单,假设合理,模拟精度较高等优点。     

三层耦合流域水文模型──(Ⅰ)模型结构和数学方程

提出和建立了一个新的三层耦合流域水文模型,简称为耦合模型,它以土壤层的含水量作为描述流域系统在降雨、径流转换过程中物理特征的状态变量,用三个耦合的线性常微分方程来描述整个流域系统将降雨转化为径流的反应机制．该模型具有概念清楚,结构简单,假设合理,模拟精度较高等优点．     

大渡河流域径流预报不确定性溯源及降低控制方法

根据流域水文、气象、下垫面等资料及现有模型特点,从模型输入、模型结构及参数、人类活动影响等方面,开展大渡河流域径流预报不确定性溯源分析,识别影响径流预报不确定性的主要因素,并提出了预报不确定性降低控制方法.在模型输入方面,引入气象降雨数据,并结合协-克里金插值处理以提高降雨输入质量;在模型结构及参数方面,针对流域上游存...     

时变增益水文模型的改进及实时预报应用研究

考虑到流域降雨时、空变化和流域地形、河道特征对流域产汇流的非线性影响，通过改进时变增益水文模型（TVGM），建立了流域非线性产流、汇流模型以及流域洪水实时预报校正方法，将研制的模型以及流域洪水实时预报校正方法，将研制的模型应用于洋河水库流域洪水预报，取得较为满意的效果。     

高关水库流域洪水实时预报方法及应用研究

考虑到高关水库流域降雨时空变化和地形对流域产汇流的非线性影响 ,建立了流域分散产流、非线性汇流模型以及洪水实时预报校正方法 ,将研制的模型应用于实际洪水预报 ,取得了较为满意的效果     

考虑流域湿度的非线性扰动模型及其在流域洪水预报的应用

本文探讨了降雨～径流过程的非线性问题。为了改善洪水预报精度,提出了一种考虑流域湿度的非线性扰动模型。它是一种水文系统方法,不仅可以考虑流域的水文季节信息,而且描述了整体非线性的产流和汇流。运用中国和美国等国家十个典型流域资料进行逐日降雨径流预报检验,说明本文提出的非线性扰动模型方法明显优于现行的各种线性系统方法。     

基于情景分析法的流域径流特性研究

流域径流的变化受控于自然变化和人类活动两组向量.以渭河流域陕西片为例,采用基于分布式水文模型的流域径流变化规律情景分析方法,选取降雨和土地利用作为径流的主要影响因子,进行情景设定,借助分布式水文模型进行模拟计算,有效揭示渭河流域陕西片的径流变化特性.结果表明:年降雨总量对年径流总量影响显著,月径流量的峰值大小及出现时间呈现较大随机性;由于流域片降雨量较少而蒸发量较大,土地利用情景对径流的影响不显著.     

基于弹性梯度下降算法的BP神经网络降雨径流预报模型

运用反向传播(back propagation, BP)的改进算法弹性梯度下降算法,选择崇阳溪上游流域1997—2014年的14场降雨径流过程,以流域内洋庄、吴边、大安、坑口、岭阳、岚谷6个雨量站的实测降雨量和武夷山水文站的前期流量资料为输入,武夷山水文站相应流量为输出,建立弹性梯度下降算法的BP神经网络降雨径流预报模型,采用7场降雨径流过程对模型进行检验。结果表明,与传统的反向传播算法相比,该模型所需的参数较少,运算速度显著提高,模型的预报精度满足要求,可以为防汛部门预测洪水提供依据。     

陆气耦合洪水预报技术在紫荆关以上流域的应用研究

针对河北省中小河流洪水预报预见期短,不能较好满足防洪调度工作需要的实际问题,以海河流域大清河水系拒马河紫荆关以上流域为研究对象,以降雨为耦合变量,采用中尺度数值大气模式,利用三维同化技术,提高了降雨预报成果的准确度。再以同化预报降雨数据为输入,耦合分布式河北雨洪模型进行流域洪水预报,在保证洪水预报成果精度的前提下,有效延长了洪水预报成果的预见期。该成果将为主动应对洪水灾害、降低洪灾损失等提供技术支撑,在我国中小流域具有推广应用价值。     

AREM模式预报技术在洪水预报中的应用

AREM是综合考虑中国区域的地形特点和复杂的水汽演变过程,建立的一个对中国区域暴雨有较强预报能力的暴雨数值预报模式.运用AREM模式预报的降雨过程作为预见期内的降雨,结合新安江蓄满产流模型和流域分散入流非线性汇流模型,作出考虑预见期降雨的洪水预报,并将该方法应用于湖北省白莲河流域.     

二元演化流域水文模型对流域下垫面的考虑

对于基于二元演化匠流域水文模型,把重点放在考虑人类活动对流域下垫面状况改变的条件下,流域产流特性的演变情况。提出一个假设：对任何一类流域下垫面,其水文响应（降雨径流关系）是固定的,不会因其面积,位置等因素而发生变化。在这个假设的基础上所有的问题归结到寻找每一种下垫面的水文响应。根据这个假设,提出建立基于二元演化模式的流域水文模型的3种方法：实验法,统计法,水文模型法。     

南沟降雨径流特性分析

以流域的下垫面条件为基本因素,利用降雨径流实测资料,对南沟流域的降雨径流特性进行了分析论证。     

城市雨水口流域等流时线法降雨径流模拟模型

根据等流时线法理论和计算机模拟技术，建立了城市雨水管网系统雨水口流域降雨径流模拟模型．该模型可根据实测降雨水资料或城市暴雨公式和相应的扣损方法，模拟计算城市雨水管网系统各雨水口入流流量过程线．经与北京百万庄实测降雨径流资料比较，该模型可以真实地模拟地表径流过程，结果与实测数据十分接近．     

湿润地区岩溶流域确定性降雨径流水文模型

本文以雅砻江支流鲰鱼河流域为代表,通过分析气象、下垫面和水文特性,研制了一个湿润地区岩溶流域确定性降雨径流水文模型。该模型在平面上分为不闭合区、裸露岩溶区、覆盖区和不透水区域,在垂向上分为覆盖土层与裸露岩溶层、水平岩溶水层、虹吸岩溶水层。模型还设立了与外流域的水量交换结构并在产流上分水源、汇流上分阶段。模型用于湿润地区两个岩溶流域进行日径流量的模拟,获得了成功。     

降雨径流模拟神经网络模型及应用

针对水文系统的非线性,构建了基于遗传算法和人工神经网络的降雨径流模拟神经网络模型(GA-BP模型).采用附加动量法和自适应学习速率对BP神经网络进行改进,遗传算法用于优化神经网络的初始权重.以大别山及皖南山区月潭流域为例,将GA-BP模型、BP模型以及新安江模型应用于水文日径流过程模拟,进行应用比较以及分析GA-BP模型在水文径流模拟过程中的难点及其可行性.结果表明,GA-BP模型优化了网络结构,加快了算法收敛速率;可以用于降雨径流过程模拟,也为今后类似研究提供一种模拟技术.在实际应用中可以根据流域资料情况选择合适的模型进行水文模拟作业.     

基于TIGGE资料的降雨预报评估 ——以洪安涧河流域为例

为评价集合降雨预报信息的可利用性,以洪安涧河流域为例,利用TS评分、BS评分、Brier评分以及Talagrand分布图对ECMWF和UKMO两个预报中心2007年5月—2013年4月预见期1～10 d的控制预报及集合平均预报降雨信息进行评估。结果显示:随着预见期的延长、降雨等级的提升,降雨预报的效果逐渐变差;降雨的集合平均预报比控制预报的效果好。进一步对两个预报中心降雨信息的集合平均预报进行精度分析,结果表明,ECMWF和UKMO的降雨预报信息在研究流域有较高的精度,且ECMWF的降雨预报效果优于UKMO。该研究成果表明了TIGGE的降雨预报信息可运用于洪安涧河流域,并可为探索流域内的径流预报及洪水调度等提供科学支持。     

考虑蓄满产流机制的流域分布式产汇流模型

洪水预报通常基于降雨径流模拟进行。以山坡水文学理论的蓄满产流机制为出发点,展开了对山区流域降雨径流模拟的研究,以此建立分布式三水源产汇流模型。首先,对研究流域进行离散化,以数字高程数据为基础提取流域的地形数字特征,使离散化坡面单元的数据同时完成自动匹配,实现参数的空间离散化,为模型的应用提供参数支撑。其次,采用水流连续方程和达西公式计算单元坡面内的产流量;以圣维南方程组简化的运动波方程为控制方程,推导出坡面流近似的偏微分方程,利用特征线法对每一单元坡面进行汇流计算。所建分布式水文模型可模拟从非饱和壤中流漫溢到坡面单元上形成饱和坡面流的暴雨径流过程。同时借由马斯京根-康吉法衔接了坡面离散单元水文子过程与主河道的汇合。最后选取美国古德温河流域典型的降雨过程进行次洪过程模拟,采用确定性系数、相关系数来评定模拟精度,结果表明其模拟精度达到了径流过程模拟和作业预报的精度要求。总体来说,所建分布式产汇流模型不但适用于单一坡面的径流分析,且能够应用于一般流域以进行降雨径流过程的模拟,在一定程度上可为防洪调度提供参考依据。     

基于模糊优选神经网络与GIS结合的流域面雨量预测方法

提出了一种模糊优选神经网络模型与地理信息系统(GIS)相结合的流域面雨量预测方法.利用GIS软件对流域点雨量进行了空间分析,作为模糊优选神经网络的期望输出对网络进行训练,从而在流域面雨量与各站点观测雨量之间建立映射关系.新的点雨量观测数据输入训练好的网络,即可快捷得到本次降雨流域面雨量.     

东湖面源污染负荷的数学模型

基于东湖流域地表形态、功能与覆盖特征、降雨径流与面源污染物分布的时空规律，遴选建立流域的降雨径流量、土壤输出量与面源污染负荷的数学模型，实测确定各径流区不同地表的模型参数，编制程序分析计算其径流模数、土壤输出与ＴＮ，ＴＰ负荷，为东湖面源污染治理工程提供了科学依据，其技术成果可供同类型浅水湖泊面源污染治理工程借鉴。     

降雨相似性评价的集对分析法

基于集对分析原理建立了降雨相似性评价方法——集对分析法,并应用于东北松嫩流域的降雨相似性评价。结果表明:1957-06-16的降雨与目标降雨最为相似,其次是1969-07-11的降雨。把集对分析法的降雨相似性评价结果与综合评判物元模型方法和模糊可变集合方法的结果进行对比,发现集对分析法的评价结果更可信。集对分析法通过联系度展示了评价对象间关系的精细结构,且原理简单,计算过程直观形象,易操作。