中小流域时空变源混合产流模型及参数区域化方法研究

针对山丘区中小流域洪水预报面临的产流机制混合多变和模型参数难以获取的问题,提出了适用于缺资料地区的中小流域时空变源混合产流模型和基于机器学习CART的参数区域化方法.在小流域地貌水文响应单元划分基础上,利用GARTO非饱和下渗计算模型,从超渗/蓄满机制的平面混合、垂向混合和时段混合三个方面构建时空变源混合产流模型,并采...     

小流域暴雨山洪水文模型与水动力学方法计算比较分析

针对小流域暴雨山洪精细模拟问题,提出了小流域时空变源混合产流模型,以小流域为单元构建了暴雨山洪分布式模拟模型,开发了可视化时空变源分布式水文模型软件FFMS和水动力学计算软件FHMS。以宝盖寺小流域场次暴雨洪水计算为例,分别采用水文学和水动力学方法计算了小流域暴雨山洪过程,并分析了两种方法的计算精度、效率、实用性等。案例研究结果表明:(1)水文与水动力学方法均可实现小流域暴雨山洪的模拟,模拟结果与实测基本一致;(2)对于无资料小流域暴雨洪水计算,水文学建模速度快,计算效率更高,水动力学方法建模和计算效率更低;(3)在复杂地形条件下暴雨洪水形成机理、演进过程模拟方面,水动力学计算结果更加精细和准确;在山区中小流域洪水预报预警方面,水文学方法更加实用。     

DEM在小流域洪水预报中的应用研究

以河南省1〖DK(〗∶〖DK)〗50 000的DEM数据为基础,采用分布式水文预报模型,研究了适合小流域和山丘区洪水的预报系统。介绍了研究区域DEM数据的河系提取、子流域划分和特征值提取,构建了具体的预报模型并开发了相应的预报预警软件。阐述了模型的雨量模型构建、产流、汇流和洪水演进算法,分析了无资料情况下分布式地貌单位线的生成和马斯京根模型参数的获取。结果表明,该方法可用于无资料小流域洪水分析计算和山洪预报预警。     

龙门山区小流域降雨产流数值模拟研究

龙门山区小流域常由暴雨引发山洪泥石流等灾害,但由于数据的缺乏而无法明确其产流机制及发展过程.本文选取四川省龙溪河地区的山区小流域碱坪沟作为研究区域,利用基于物理概念的模型InHM对该流域的降雨产流过程进行分析.与实测流量数据的比较表明该模型在碱坪沟流域有较好的适用性.基于模拟结果分析了该流域土壤含水率以及地表/地下交换水量(入渗/出渗)在产流过程中的分布特征,结果表明:(1)土壤含水率以及地表/地下交换水量(入渗/出渗)在流域内不同位置分布不均匀;(2)在河道周边,Dunne产流机制占主要地位;(3)出渗常发生在河道周边;(4)流域内存在地下径流,且在总径流中占较大比例.该研究证实了InHM模型在西部山区小流域水文模拟中的适用性,也加深了对碱坪沟流域产流机制的了解,进而有助于明确该地区山洪泥石流灾害的产生机制.     

基于人工智能和大数据驱动的新一代水文模型及其在洪水预报预警中的应用

正洪涝灾害是我国最严重的自然灾害之一,中小流域洪水预报是防洪减灾最重要的非工程措施,山洪灾害防御的核心技术难点是小流域暴雨洪水计算问题,而无资料小流域产汇流非线性和参数区域化问题是小流域暴雨洪水计算的关键技术难题。随着全国山洪灾害调查评价、水文实测、遥感遥测和高分辨率地形等构成的遥感水文大数据日     

闽江流域洪水预报模型比较研究

应用新安江模型与垂向混合产流模型对闽江流域干流以上的15个子流域进行了模拟验证,进一步论证了这两种概念性流域水文模型结构的合理性,并得出了如下结论:大闽江流域,新安江模型与垂向混合产流模型都适用,且均能取得良好的效果。由于不同的洪水预报模型考虑产流机理的不同,采用的结构与参数不同,对不同洪水特征的计算结果也有差别,在实际使用中,设置不同结构的洪水预报模型是必要而且是有效的。同时,还对历史洪水根据其涨洪前段的实测流量过程与模型计算流量过程的确定性系数最大作为选择模型的标准,进行模型选择模拟预报。由此还得出另一个结论:在实时洪水预报中,根据不同的预知信息实时选择最佳的模型,能提高洪水预报的精度。     

改进的垂向混合产流模型在大凌河流域的运用

考虑传统垂向混合产流模型在河道汇流演算时将槽蓄系数设置为定值的缺点,引入变动态存储系数法对其进行改进,并将两种模型在大凌河流域进行对比分析。此外,基于改进的垂向混合产流模型定量分析不同蒸发输入和不同计算时段对水文模拟的影响。研究结果表明:相比于传统垂向混合产流模型,改进的垂向混合产流模型模拟的平均相对误差降低1.06%,确定性系数提高0.1;计算的蒸发输入相比于实测蒸发输入,平均相对误差减少0.61%,确定性系数提高0.03,计算的蒸发可代替实测蒸发作为大凌河流域无资料地区水文模拟的蒸发输入,研究成果可为大凌河流域水文模拟提供新的方法。     

基于流溪河模型的中小流域洪水预报研究

流溪河模型是一种全分布式的物理水文模型,具体包括流域划分、蒸散发计算、产流计算、汇流计算、参数推求、模拟计算6个独立的模块。借助流溪河模型的计算结果,编制中小流域洪水预报方案,首先进行关于流域的水文数据收集、分析和整理工作;再进行流域的单元划分及应用遥感技术实施流域内的河道分级分段,同时对于河道的断面尺寸进行估算;在预设模型的参数初值及进行科学调整后,通过实测洪水和运用迭代法进行参数值的精确,最终得到模拟效果较优的模型。文章结合实际对基于流溪河模型的中小流域洪水预报模型进行了探讨。     

吉林省中小流域经验模型的应用探讨

由于中小河流水文站点多数都属于无资料站,所以用传统的经验相关或者流域水文模型有一定难度。吉林省水文水资源局水情预报中心的工作者根据多年预报经验总结提出吉林省中小流域经验模型。该方法主要依据流域特征以及降雨和洪峰流量的关系,推算流域产流;再根据时段降雨按照产流过程叠加处理,概化流量过程,进行洪水预报。属于产汇流一体的流量过程计算模型。     

基于推理公式法的小流域洪水设计分析

在洪水设计时,考虑时空差异有助于准确地把握暴雨时域关系,保障防洪工程的顺利实施。以彰武县鹞鹦河流域为例,根据流域的时空分布特性,深入分析了防灾对象所在小流域以及防灾对象上游河段的暴雨特性、小流域特征,研究了历史山洪灾害情况。以小流域为单元合理选择适用于当地的设计暴雨洪水计算方法和水文模型等分析计算方法,分析小流域洪水规律,并验证了小流域设计暴雨的合理性。     

SRM 融雪径流模型在奎屯河流域洪水预报的应用

我国中小河流域防洪标准普遍偏低,急需加强洪水预报工作,特别是在站点稀少,资料匮乏的高寒山区,由融雪产生的径流与由降水产生的径流难以区分,加大了洪水预报工作难度。SRM融雪径流模型是专门解决这个问题的水文模型,它对于山区流域融雪径流预报和模拟研究起着非常重要的作用。基于SRM融雪径流模型,以新疆地区典型山区中小河流域奎屯河为例,通过MODIS遥感数据提取流域积雪覆盖率,并结合气象台站数据,对研究区进行水文模拟,研究结果认为:融雪径流模型能够很好的模拟奎屯河流域的径流过程,率定期与验证期Nash效率系数都达到了0.7以上,说明融雪径流模型能够适用于奎屯河流域的洪水预报,对高寒山区中小河流域防洪预警具有一定的指导意义。     

Application of snowmelt runoff model (SRM) in mountainous watersheds: A review

The snowmelt runoff model (SRM) has been widely used in simulation and forecast of streamflow in snow-dominated mountainous basins around the world. This paper presents an overall review of worldwide applications of SRM in mountainous watersheds, particularly in data-sparse watersheds of northwestern China. Issues related to proper selection of input climate variables and parameters, and determination of the snow cover area (SCA) using remote sensing data in snowmelt runoff modeling are discussed through extensive review of literature. Preliminary applications of SRM in northwestern China have shown that the model accuracies are relatively acceptable although most of the watersheds lack measured hydro-meteorological data. Future research could explore the feasibility of modeling snowmelt runoff in data-sparse mountainous watersheds in northwestern China by utilizing snow and glacier cover remote sensing data, geographic information system (GIS) tools, field measurements, and innovative ways of model parameterization.     

典型小流域水土流失监测技术体系研究

水土流失监测是水土保持工作的重要基础,但目前水土流失监测仍处于初始阶段,新技术新方法不断涌现,水土流失的量化标准却相对原始。因此,在简单分析典型小流域监测内容、指标和监测方法的基础上,综合使用典型小流域遥感监测、插钎法监测、径流小区监测、控制站观测等多种监测方法,以数学建模的方式耦合其相关度,从而实现多种监测数据的融合,最终实现对典型小流域土壤侵蚀量的精确估测。结合典型小流域水土流失量化技术,详细介绍了小流域基础监测体系、土壤侵蚀量化监测体系以及水土流失预测模型,阐述了对不同水土保持措施保持效益的量化监测方法。相关成果可为典型流域后期综合治理提供参考。     

雨量输入对分布式流溪河模型中小流域预报精度的影响

中小流域由于资料欠缺、洪水汇流时间短、水量集中等特点,导致其洪水预报难度大,预报精度低。针对我国中小流域的洪水预报精度有待进一步提高的问题,为了让分布式水文模型在全国广泛投入实际应用,选取四川省达州市清溪河流域作为了研究对象。采用流溪河分布式水文模型,从降水量入手,讨论雨量数据对模型结果的影响,探讨满足预报精度所需的雨量站布设密度条件,并将得到的洪水模拟结果与传统预报模式下的洪水模拟结果进行对比分析。结果表明: 12 场洪水中,确定性系数在 80%以上的洪水有 10 场,占比 83. 33%,其中 11 场洪水的洪峰误差小于 20%,合格率为91. 67%,峰现误差合格率达到 100%。因此,流溪河分布式水文模型对于中小流域的洪水预报具有较强的适用性,模拟结果较好。中小流域不同雨量站的降水差异明显,降水总量和雨型的差异对模型输出结果影响较大,当前提高预报精度的重要措施是提高基础数据的质量。清溪河流域雨量站布设密度达到 86 km2 /站时已基本满足该流域流溪河模型预报的要求。现阶段我国许多地区雨量站布设密度已达到较高水平,采用流溪河模型等分布式水文模型进行中小流域洪水预报变为可能。     

川中丘陵区一种新型小流域径流输沙模型的建立与应用

径流输沙模型对定量评价水沙的输出响应具有重要的意义。本研究在已有研究成果的基础上，通过对四川盐亭县林山西沟小流域的径流、泥沙进行现场观测与分析，提出含沙量单位线的定义及其确定方法，建立了适应该小流域的径流输沙模型。并应用实测资料进行比较，表明模型的模拟结果可靠，模拟过程确定性系数达0．8以上，为川中丘陵区小流域径流输沙过程的预测预报提供了一个新方法。     

皇甫川流域产流产沙数学模型及水沙变化原因分析

该模型是从泥沙运动力学的基本理论出发，结合水文学，气象，土壤学和地理地貌学的原理建立起来的。并着重解决了在大流域计算中的流域的地理，地貌的差异性和降雨在时空分布上的不均匀性问题。     

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。     

考虑大孔隙下渗的HBV模型及其在山洪预报中的应用

小流域山洪预报一直是水文学研究的热点和难点问题之一。考虑到土壤大孔隙在径流形成过程中的重要作用,采用变动面积法为HBV模型增添大孔隙模块,并以黄泥庄小流域为研究区,使用改进后的HBV模型模拟分析了2010-2015年间6次洪水事件。结果表明:改进后的HBV模型在黄泥庄流域洪水模拟中模拟效果较好,预报精度均在乙级以上,可用于模拟类似小流域短历时高强度的洪水,从而为淮河流域上游山区的防汛决策提供重要参考。