Fisher最优分割法在李仙江流域汛期分期中的应用

针对目前常用的汛期分期方法存在的主观性强、考虑因素单一和分期结果不确定等问题,提出利用Fisher最优分割法进行汛期分期。基于Fisher最优分割法的基本原理和应用步骤,以李仙江流域为例,选择反映汛期暴雨洪水特性的5个指标,将该流域的汛期划分成了4个分期,即前汛期为6月1日~6月30日,主汛期为7月1日~9月10日,过渡期为9月11日~10月31日,后汛期为11月1日~11月30日,并将Fisher最优分割法的汛期分期结果与数理统计法以及模糊集合分析法两种常用的汛期分期方法的分期结果进行比较。结果表明,Fisher最优分割法的分期结果不仅合理可信,而且相对于常用的汛期分期方法具有一定的优越性。     

基于FAHP-Fisher的最优分割法在汛期分期中的应用

针对传统汛期分期方法主观性较强的问题,提出以基于FAHP-Fisher的最优分割法进行汛期分期。并以张家庄水库流域为例,利用各月降雨径流的相关系数进行Fisher分割,定量确定汛期和非汛期;然后选取能够反映汛期水库流域洪水特征的旬降雨量、旬最大1日雨量、旬最大3日雨量及暴雨天数4项指标,采用FAHP法确定其权重系数;再利用Fisher对汛期进行详细划分。将分期结果与水库现行的分期方案进行对比并对该区域的气候成因进行分析,结果表明基于FAHP-Fisher的最优分割法应用结果可信,且适用性较强。     

基于模糊集合分析法与圆形分布法的水库汛期分期研究

为研究水库汛期分期基本原则,以构皮滩水库控制流域洪水为例,分别采用模糊集合分析法和圆形分布法研究了水库汛期分期问题。模糊集合分析法确定的主汛期为6月28日～8月7日;圆形分布法确定的主汛期不考虑洪水量级为6月2日～8月12日,考虑洪水量级为6月4日～8月5日;后者考虑了个别出现时间较早洪水,偏保守,且洪水取样时段对主汛期划分影响较小,洪水取样量级对主汛期划分有一定影响。水库入汛判断标准宜以模糊集合分析法为基础,汛期分期宜以圆形分布法为准。     

分形分析方法在汛期分期中的参数优选与应用

针对分形分析方法在水库汛期分期应用过程中存在的参数选取问题,对可能影响分期结果的切割水平以及时间尺度范围进行了参数优选,并以崖羊山水库的汛期分期为例,利用分形分析方法获得了该水库的汛期分期结果,经过对比分析数理统计法、模糊集合论方法的分期结果,进而验证了分形分析方法具有更高的准确性。     

汛期分期分析方法在佛子岭水库群的应用研究

针对暴雨洪水季节性变化规律的复杂性,以佛子岭水库群汛期为例,采用成因分析法、数理统计法、分形分析法、系统聚类法及圆形分布法定性定量分析了水库控制流域的汛期分期规律,并分析对比各种方法,从而获得了适用于佛子岭水库群的汛期分期优化方案。     

汛期分期定量分析方法在汤河水库中的应用研究

针对水库汛期具有确定性、随机性、过渡性的变化特征,结合汤河水库汛期洪水变化规律,在分析数理统计法、模糊集合分析法、层次聚类法的基本原理及各自优缺点的基础上,分别应用3种方法研究了汤河水库汛期分期规律.综合考虑3种方法分析结果及该水库原有汛期分期方案,确定汤河水库优化汛期分期方案为:6月1日～7月20日为前汛期;7月21日～8月20日为主汛期;8月21日～9月10日为后汛期.     

基于DEM和分形理论的沱江流域划分及河网提取

基于数字高程模型(DEM),利用ArcGIS软件提取沱江流域边界和河网,结合分形理论分析了不同汇流累积阈值下河网分形维数和密度变化率特征。结果表明,沱江流域面积为27 434km~2;流域河网分形特征明显,分形维数介于1.200~1.280之间;河网密度及其变化率和分形维数及其变化率均与汇流累积阈值呈负相关,相关系数分别为-0.98、-0.88、-0.96、-0.60,表明利用DEM提取的河网主要受汇流累积阈值影响;河网提取阈值为30 000时最为合理,此时沱江干/支流总长度为4 453km,河网密度为0.168km/km~2;与传统方法相比,引入分形理论后,在河网提取时选择汇流累积阈值愈简便和快捷,结果愈精确。研究结果不仅改善了岷江和沱江水系划分结果,且为该地区流域划分和水文分析等提供了理论指导和实践参考。     

气候突变对水库汛期分期及调度的影响

鉴于传统汛期分期方法较少考虑气候变化和极端天气等因素的问题,为更加科学合理地进行汛期分期,以张家庄水库为例,统计分析了研究区降水的时空分布特征,确定了研究区汛期为6～9月,并以1962～2008年介休市降水量(P)、平均气温(T)、日照时数(SD)等气象因子的年数据序列为指标,运用主成分分析法降维得到研究区气候评价综合指标,再采用Mann-Kendall法、滑动T检验法及Yamamoto法对比分析,检测到研究区气候突变年为1988年,以此突变年为分界点,采用PCA-Fisher最优分割法进行汛期分期,并分析了不同主汛期对水库调度的影响。结果表明,气候突变对汛期分期结果有一定影响,气候突变年后较整个时间序列得到的主汛期少11d,在水库调度过程中可有效改善水库下游水资源利用条件,缓解水库供水压力。     

基于Copula函数的水库汛期分期设计

鉴于水库汛期分期设计是充分利用水库洪水资源的重要手段,以红枫水库为例,在实测系列洪水中加入历史特大洪水,采用超定量方法取样,用混合Von Mises分布拟合洪水发生时间,建立了基于二维Frank Copula函数的洪水发生时间与量级的联合分布,推求分期设计洪水,进而进行了调洪计算,确定了水库汛期分期方式为汛前期(5月1日~5月31日)、主汛期(6月1日~7月31日)、汛末期(8月1日~9月30日),并在满足防洪标准的前提下,确定了各分期汛限水位分别为1 239.1、1 236.5、1 239.6m。     

改进的SIMHYD模型在黄河源区高寒气候的适应性研究

气候变暖使得区域水文循环过程加快,尤其在高纬度、高海拔地区,温度升高将使积雪、冰川融水量增加,这将给高寒区的水资源管理带来一定的挑战。以黄河上游的高寒气候区为研究对象,先采用5年滑动平均法从流域干燥指数(P/P_(ET))序列中识别出流域水资源最枯、最丰时段;然后,采用度日因子方法耦合SIMHYD模型,提出一种改进的SIMHYD模型(简称SIMHYD_snow模型);最后,对比评估SIMHYD_snow与传统SIMHYD模型的水文模拟过程,并揭示二者在月尺度水资源量评估上的差异。结果表明,黄河源区水资源整体呈"由丰转枯再转丰"的时程变化特征,1990年代最枯;改进的SIMHYD_snow模型显著提高了非汛期水文模拟精度,且湿润期更优;传统SIMHYD模型低估了非汛期的径流量,高估了汛前径流量。研究结果可为高寒气候区流域水资源量的精准评估提供重要的支撑。     

革什扎河两河口水电站设计洪水分析

水库设计洪水分析是水电站规划设计中一个重要环节。以革什扎河两河口水电站为例,根据设计洪水理论与实际资料,分析了该流域水文特性,计算了历史调查洪水资料的洪峰流量,并分别采用推理公式法和水文比拟法计算坝址设计洪水和洪峰模数。综合比较两种方法选用结果表明,革什扎河流域从上游到下游洪峰模数递减,符合暴雨洪水特性规律。     

滹沱河流域汛期气温、降雨及径流变化特征分析

分析汛期水文气象等要素的变化特征对认识流域水资源演变规律非常重要。选取滹沱河流域1958~2004年的水文气象数据,采用线性趋势回归检验法、滑动秩和法及Morlet小波分析法分别对汛期水文气象要素序列的趋势、突变及周期性进行分析,并基于Surfer 9软件分析了降雨变异前后空间分布的变化情况。结果表明,滹沱河流域汛期月平均气温呈升高趋势,而降雨及洪量则呈下降趋势;气温、降雨和洪量序列均存在突变现象,变异点大致出现在1980年前后;变异后流域平均降雨量明显减少,且变异前后降雨空间分布也存在明显差异,变异前降雨在流域空间上更为集中,更易形成洪水过程,变异后滹沱河流域洪涝灾害发生可能性有所降低。     

考虑人类活动影响的改进新安江模型水文预报

为定量描述小水库和小塘坝等人造水利工程对流域产汇流过程的影响,以白山流域为例,引入自由虚拟水库的概念,建立了改进的三水源新安江模型,并应用于八场洪水的预报模拟,对原始和改进的新安江模型的模拟结果进行对比分析。结果表明,小水库和小塘坝对洪峰流量具有滞后作用,改进的新安江模型对白山流域产汇流的模拟较原始三水源新安江模型效果好。     

感潮河道分流比研究

通过分析澡港河及老澡港河东支的现状水文情势,研究影响感潮河道分流比变化的主要水文因素。通过对澡港河开展不同潮流期的水文测验,结合圣维南方程组在感潮河道水文测验中的应用,进行水位、流量及潮量的计算,分析得出澡港河及其东支分流比的变化规律,两河分流比:大潮汛期7:3;小潮汛期5:5。从而为进一步开展引江济太工程的水资源调度、合理规划水利枢纽工程的建设、城市防洪及水环境容量等水文分析计算打下良好的基础。     

垣曲抽水蓄能电站设计洪水分析

设计洪水分析是抽水蓄能电站工程设计的关键内容之一,以垣曲抽水蓄能电站为例,根据我国现行设计洪水理论,利用相关水文资料,结合历史调查洪水成果,分别采用水文比拟法、瞬时单位线法、推理公式法、经验公式法计算该电站坝址设计洪水,综合比较最终选择水文比拟法作为设计洪水结果,并利用地区综合法进行合理性检验。结果表明,垣曲抽水蓄能电站设计洪水符合区域暴雨洪水特性,研究结果可为山西省小流域设计洪水分析提供重要参考价值。     

煤矿采空区对册田水库流域降雨形成径流的影响

为研究煤矿开采所导致的水文过程,以册田水库水文站控制流域为例,通过建立适合流域的水文模型,以流域1973～2003年23个典型降雨数据为基础,对模型参数进行评价和验证,并将传统模型参数率定结果与考虑采空区模型参数率定结果进行对比。结果表明,在考虑采空区影响的饱和导水率Ks值是未考虑采空区影响的饱和导水率Ks值的5倍,考虑采空区影响的土壤吸收率Sr值是未考虑采空区影响的土壤吸收率Sr值的2倍的情况下,洪水预报的准确性得到了显著提高。研究指出了考虑采空区特殊下垫面影响下的洪水预报规律,对采空区洪水预报具有重要意义。     

塔里木河流域乌斯满河段平面二维水沙数值模拟

由于新疆塔里木河流域乌斯满河段每年汛期泥沙含量及洪水流量均不相同,因此原型观测既耗时又耗力,针对该河段的泥沙特点,基于CCHE2D河流泥沙模型,对乌斯满河段汛期泥沙冲淤和河床变形问题进行二维数值模拟,首先在为期92d的汛期下对乌斯满河段泥沙形态进行数值模拟,提取W2断面泥沙形态计算结果与原型观测结果做比较从而率定泥沙参数;然后在后续28d的汛期,采用该模型对同河段进行数值模拟,得到W2和W5典型断面的水流水位、纵向水面线水位、河床泥沙淤积形态结果并与实测结果进行对比分析。结果表明,该模型计算的水流水位和河床冲淤形态与原型观测资料吻合较好,由此提取河床形变结果,通过模拟计算汛期河床冲淤深度及位置,可为该河段日后建立拦河枢纽工程及河道整治提供参考依据。     

变化环境下水文模型在洛阳河流域中的应用

为了提高通胜山丘区来水模拟精度,解决通胜地区防洪安全问题,分析了洛阳河流域下垫面土地利用类型,并基于遗传算法构建水文模型进行洪水模拟。结果表明,近20年来,在现有气候、下垫面等变化环境下,洛阳河流域下垫面不同土地类型面积变化较大,快速城镇化使得旱地明显减少,水田增加11%,水面基本保持不变,水文模型参数也在发生动态变化,新水文参数与原始水文参数相差较大,前者模拟结果在径流深、洪峰、峰现时间、确定性系数4个方面均明显优于后者,可见基于遗传算法优化的水文模型参数能较好地反映现状下垫面水文情景。