区域流量历时曲线构建及其不确定性分析

根据流量值与流域空间特征的相关关系来构建区域流量历时曲线,对由东江流域中的13个子流域所组成的区域研究发现,各个指定相对历时下的流量值与流域面积和坡度的幂函数相关关系较好。运用Jack-knife检验方法验证所得到的区域流量历时曲线模拟结果,有9个站的确定性系数达0.95以上,尤其在非洪水和非枯水部分拟合精度较高。利用Bootstrap重抽样方法对所得到的区域流量历时曲线进行不确定性分析,发现其不确定性范围较小,且大多数区间对实测值和由系数均值得到的合成流量历时曲线包含得较好。表明采用本文所建议的方法可以得到精度良好的区域流量历时曲线,并可将其推广到广大的无实测流量资料地区。     

土地利用变化对东江流域径流量的影响

依据东江流域1980年和2000年两期土地利用现状图,采用改进的SCS月水量平衡模型,以顺天、蓝塘、九州及岳城4个子流域逐月实测水文资料为输入,进行模型率定和验证,并对各子流域不同土地利用情景下的径流进行了模拟。结果表明：1980年以后,流域城镇化面积显著增加,林地大幅度减少,耕地有所增加,水域和未利用土地面积变化不大;改进的SCS月水量平衡模型在东江4个子流域模拟效果总体较好;由于土地利用的变化,东江4个子流域月均径流量、最大月径流量和汛期径流量都有不同程度的增加。     

不同土壤湿度和雨强下径流曲线模型的改进

前期土壤湿度条件和降雨强度是影响径流曲线（SCS-CN）模型径流量预测精度的重要因素。分析不同流域下二者对SCS-CN模型性能的影响,对提高模型预测精度至关重要。基于5个半干旱半湿润和湿润流域的降雨径流资料,利用偏相关分析和K-均值聚类改进SCS-CN模型。结果表明：在重新划分前期土壤湿度条件区间后,模型预测能力大幅度提升,有效降低模型平均偏差,纳什效率系数平均提高42.8%。基于最大10 min雨强对SCS-CN模型改进后,纳什效率系数得到一定提高,且半干旱半湿润流域的提升幅度略大于湿润流域。改进的模型在研究流域都取得较好的效果,平均偏差均低于7 mm;除呈村流域非汛期外纳什效率系数均达到0.93,平均提升89%;均方根误差平均降低29.2 mm。     

基于FARIMA模型的日流量过程随机模拟研究

本文采用能反映时间序列长相关性的自回归分数整合滑动平均（FARIMA）模型,建立了日流量过程的随机模拟方法。首先提出概率权重矩-正态分位数变换（PWM-NQT）法进行日流量预处理,将预处理后得到的平稳、正态时间序列用于FARIMA模型的辨识和参数估计。基于FARIMA模型得到正态化日流量模拟值,并由正态分位数逆变换及逆标准化分别得到标准化日流量模拟值及日流量过程模拟值。将建立的模型应用于长江流域宜昌水文站日流量过程随机模拟,统计检验表明,建立的随机模拟方法能合理考虑日流量过程的季节性周期和长相关性,同时也能很好地保持日流量过程的其它统计特性。     

基于基尼系数的水文年内分配均匀度变异分析方法——以东江流域龙川站径流序列为例

由于受气候变化、人类活动及流域下垫面变化等因素的影响,许多水文要素序列不仅在年际形式上发生了变异,而且其年内分配特性也发生了不同程度的变异,严重影响了水利工程的规划设计以及水资源可持续利用和优化调配。目前有关水文要素年内分配特性的研究,多集中在分析水文要素年内分配的不均匀性上,很少涉及这种不均匀性是否随环境变化而发生变异,且有些不均匀性指标表达不直观、可比性不强,为此本文提出了基于基尼系数的水文年内分配均匀度变异分析方法。该法首先借用基尼系数构建水文要素年内分配均匀度模型,然后采用水文变异诊断系统分析年内分配均匀度序列的变异规律,最后利用均值差异法对其变异的物理成因进行分析。以东江流域龙川站多年逐月径流量序列为例,计算结果显示：龙川站径流年内分配均匀度GI在1973年发生了跳跃强变异,变异前后GI的均值相对增加了21.07%;这种变异约60%是由于人类活动特别是枫树坝水库的修建运行造成的下垫面变化引起的,而气候变化只占到约40%。     

无管网资料地区城市雨洪过程模拟研究

为解决由于城市管网数据难以获取导致的城市内涝模拟困难的问题,本文基于SWMM模型、二维TELEMAC-2D模型以及两者耦合的TSWM模型,以广州市猎德涌流域为例,利用不同概化方法构建无管网情景下的模型并与有管网情景的模型进行对比分析,探讨了不同概化方法的适用性。研究结果表明：有管网模型的一维流量与二维淹没水深结果与实测结果基本相符,证明该模型在研究区内有较好的可靠性;降雨折减法、下渗增加法、管网概化法在不同重现期下模拟的淹没范围与有管网情景的模拟结果具有较好的相关性,其中下渗增加法与有管网情景的相关系数最高,淹没范围与淹没水深也最为接近,表明该方法在高度城镇化的无管网资料地区有较好的适用性。     

系统仿真技术在河道非恒定流研究中的应用

应用混合编程及可视化技术,将一维非恒定流运动的数学模型与系统仿真技术相结合,开发系统仿真计算平台,并将其应用到观音岩水电站下游河道非恒定流的仿真计算研究中,得到了在不同日发电流量条件下各取水口处的水位、流量变化过程。仿真计算结果表明,观音岩水电站下游河道现状地形条件下,水流下泄基流为439m3/s时,河道下游各取水口都能取到水,但每小时的水位最大变幅值均较大,部分取水口的取水将受到影响。工程实例应用表明,建成的仿真平台基本功能齐全,操作简易,运行快捷,适用于河道非恒定流数值计算研究。