分布式陆面-水文模型在淮河流域的应用

分布式水文模型是模拟地表径流、研究流域水循环的有效手段,以淮河流域为研究对象,利用数字高程DEM(digital elevation model)、全球植被覆盖数据、土壤结构资料等构建气象数据驱动下的分布式陆面-水文模型,根据1980-1982年淮河流域水文站实测数据进行模型参数率定,采用相对误差、确定性系数和Nash效率系数作为衡量指标来验证模型的模拟精度,并对比淮河流域主要水文站实测逐日径流量与模拟值,分析该模型对洪水流量的模拟效果.研究结果表明,该分布式陆面-水文模型具有较高的模拟精度,能较好地模拟流域水文过程,可用于变化环境下的水循环过程模拟和流域水文响应研究.     

水箱模型在小流域水文水质模拟中的应用研究

水箱模型也称Tank模型,是应用较为广泛的流域水文模型.模型将复杂的降水径流过程简单概化为流域的蓄水与出流关系进行模拟.针对皂河小流域的降水、径流和水循环等水文特性,建立了4层串联水箱模型,模拟流域的降水径流过程,计算流域径流量,并结合河流水质模型,综合模拟河流流量及主要水质指标变化.结果表明:各项指标的模拟值与实测值吻合较好,说明水箱模型用于小流域的径流模拟较为准确,可与水质模型耦合使用,综合模拟小流域的水文水质变化.     

基于遥感信息的新安江模型参数率定方法

基于新安江模型参数的物理意义,研究了根据遥感信息提取的流域下垫面特征值来推求模型部分参数的方法.利用DEM(Digital Elevation Model)与土壤、植被、土地利用等遥感影像间接推算流域的蓄水容量;针对小流域的特点,基于土地覆被数据和Landsat水体数据叠置分析直接提取流域的不透水面积比.应用基于遥感信息的模型参数率定方法对高关水库流域的洪水过程进行了模拟.模拟结果表明,将推求出的模型参数进行流域水文模拟能取得较好的效果,从而为无资料或缺资料地区的参数率定提供了一种可行的方法.     

考虑水库调蓄的金沙江径流模拟研究

水库的修建改变了天然河道径流特征,给径流模拟造成一定困难。为提高径流模拟效果,基于SWAT(soil and water assessment tool)分布式水文模型,针对其水库模块的局限性,采用水库调度函数进行改进,提出了水库调度函数模块的SWAT模型,并以金沙江流域为研究流域,进行考虑水库调蓄的径流模拟应用分析。结果表明:在水库影响期以前,SWAT模型对径流过程、均值和极大值模拟效果较好,对径流极小值模拟效果一般;在水库影响期内,调度函数拟合出库与实际出库一致性较好,且水库调度函数模块的SWAT模型可以显著提高径流模拟效果,为考虑水库调蓄的径流模拟提供了新的途径。     

基于DEM的分布式流域水文物理模型

在全面综述分析国内外文献的基础上 ,提出和建立了一个基于DEM的分布式流域水文物理模型 ,并用来模拟小流域的降雨径流时空变化过程 ,得到了较好的模拟结果 .论文分为模型结构和应用检验两部分 .本文论述模型结构和数值解法 ,详细分析植物截留 ,蒸散发 ,融雪 ,下渗 ,地表地下径流方向和洪水演进等水文物理过程     

红壤开挖面坡面径流特征研究

为了研究坡面径流特征,采用上方人工放水实验模拟坡面水流,研究不同放水流量强度、不同坡长及不同坡度条件下红壤坡面径流过程特征.结果表明:(1)不同放水流量强度条件下,坡面径流率随径流历时的变化总体上呈先逐渐增大,后趋于稳定的变化过程,且放水流量强度越小,坡面径流率的增长速度反而越大;(2)不同坡长条件下,坡面径流率随径流历时的变化过程总体上先逐渐增大,后趋于稳定,且随坡长的增大,坡面径流率越小;(3)不同坡度条件下,坡面径流率随径流历时大部分先逐渐增大,后趋于稳定,对于两个较陡坡(50°和65°)且放水流量较大的坡面,坡面径流率随历时先逐渐减小,后趋于稳定.     

黄河小浪底调水调沙灰色数学研究

调水调沙是实现治黄手段转折的标志性工程.通过对实测所得水流量和排沙量变化过程的分析,依据灰色数学理论,从等时距GM(1,1)模型理论出发,建立了水流量和排沙量的非等时距GM(1,1)模型,并用此模型对所得数据进行模拟,计算结果对调水调沙实验具有重要的分析和预测作用.     

基于低定量取样的枯水频率分析

概述了枯水频率分析的研究进展,采用低定量取样,应用泊松和指数(Po-Ex)分布分别拟合低定量系列的年发生次数和量级,并与皮尔逊III型(P3)模型进行比较.实测枯水流量系列和统计试验的计算结果表明,Po-Ex模型的拟合和预测效果较好,要优于采用年最小流量取样和P3模型的枯水频率分析.基于低定量取样的模型可利用更多枯水流量信息,具有更强的物理相关性.为枯水频率分析提供了一条新的途径.     

基于代理模型的水文模型参数多目标优化!

针对传统多目标优化算法存在计算复杂且效率偏低的问题,提出了一种基于代理模型的多目标优化方案。以淮河大坡岭水文站以上流域为例,采用多元自适应回归样条方法构建新安江模型参数与不同目标的响应曲面关系,进而估计参数的近似Pareto解集。采用4种目标函数(总水量误差系数、均方根误差、高水流量误差系数和低水流量误差系数)和4种模型精度评价指标(Nash-Sutcliffe效率系数、洪峰流量相对误差、径流深相对误差和峰现时间误差)评定模型优化结果,选择10场洪水过程和4种不确定性评价指标估计Pareto解集的模型预测区间特征。结果表明,代理模型可有效降低模型评估与优化过程中的计算消耗,为实现多目标优化的高效性奠定了基础。此外,不确定性分析结果也进一步验证了方法的有效性和结果的可靠性,为复杂模型参数优化与不确定性评估提供了参考。     

水库隐性随机优化调度模型及应用

本文提出了一种由水文随机模拟模型和网络模矢优化方法两部分所组成的水库隐性随机优化调度模型。其中水文随机模拟采用的是蒙特卡罗法(MC法);优化技术是应用由网络分析法与模矢探索法相结合而形成的网络模矢法(NAPS法)。该模型的主要特点是在采用上述两种模型的组合形式时进行了某些合理可行的处理技巧,使整个模型在保持具有较高决策精度的前提下,计算机时和存储量都较少,且不受“维数”的限制,因此,它表现出较好的经济性和实用性。     

概念性流域水文模型参数优选技术研究

简要介绍了概念性流域水文模型参数优选的目标函数与参数优选算法,应用江西省七一水库的汛期遥测雨洪资料,分析了新安江模型参数的灵敏度,深入研究了多目标参数自动优选问题的参数解空间,着重探讨了多目标函数的组合技术及其解法.实例研究结果表明,多目标参数自动优选方法能综合考虑水文过程的各种要素,优于传统的单目标优选结果.     

VIC distributed hydrological model to predict climate change impact in the Hanjiang basin

The climate impact studies in hydrology often rely on climate change information at fine spatial resolution. However, the general circulation model (GCM), which is widely used to simulate future climate scenario, operates on a coarse scale and does not provide reliable data on local or regional scale for hydrological modeling. Therefore the outputs from GCM have to be downscaled to obtain the information fit for hydrologic studies. The variable infiltration capacity (VIC) distributed hydrological model with 9×9 km² grid resolution was applied and calibrated in the Hanjiang Basin. Validation results show that SSVM can approximate observed precipitation and temperature data reasonably well, and that the VIC model can simulate runoff hydrograph with high model efficiency and low relative error. By applying the SSVM model, the trends of precipitation and temperature (including daily mean temperature, daily maximum temperature and daily minimum temperature) projected from CGCM2 under A2 and B2 scenarios will decrease in the 2020s (2011–2040), and increase in the 2080s (2071–2100). However, in the 2050s (2041–2070), the precipitation will be decreased under A2 scenario and no significant changes under B2 scenario, but the temperature will be not obviously changed under both climate change scenarios. Under both climate change scenarios, the impact analysis of runoff, made with the downscaled precipitation and temperature time series as input of the VIC distributed model, has resulted in a decreasing trend for the 2020s and 2050s, and an overall increasing trend for the 2080s.     

三角形综合单位线法洪峰预报研究

为了减轻洪灾给广东省中小流域桥梁带来的危害,基于广东省综合单位线法和影响线理论,提出了三角形综合单位线洪峰实时预报法,结合现行三角形单位线模型特点和广东省综合单位线三角形简化结果,建立了三角形综合单位线模型;确定涨水历时计算依据,选取合适的涨、退水历时比值,利用流域历史洪水资料标定峰值;将实时雨量当作移动荷载组在已标定模型上加载,计算实时流量过程线,确定洪峰流量、洪峰水位、峰现时间等参数,对既有桥梁进行水害实时预报工作。研究结果表明,三角形综合单位线法洪峰实时预报需要的参数少,计算过程简单,预报结果可靠,可以用来预估洪水灾变的可能性及其危险程度。     

基于代理模型的水文模型参数多目标优化

针对传统多目标优化算法存在计算复杂且效率偏低的问题,提出了一种基于代理模型的多目标优化方案。以淮河大坡岭水文站以上流域为例,采用多元自适应回归样条方法构建新安江模型参数与不同目标的响应曲面关系,进而估计参数的近似Pareto解集。采用4种目标函数（总水量误差系数,均方根误差,高水流量误差系数和低水流量误差系数）和4种模型精度评价指标（Nash-Sutcliffe效率系数,洪峰流量相对误差,径流深相对误差和峰现时间误差）评定模型优化结果,选择10场洪水过程和4种不确定性评价指标估计Pareto解集的模型预测区间特征。结果表明代理模型可有效降低模型评估与优化过程中的计算消耗,为实现多目标优化的高效性奠定了基础。此外,不确定性分析结果也进一步验证了方法的有效性和结果的可靠性,为复杂模型参数优化与不确定性评估提供了参考。     

纤维模型中非线性剪切效应的模拟方法及校核

传统纤维模型忽略了非线性剪切效应,难以用于剪力墙等构件的非线性反应模拟.建议采用直接在截面层次上定义非线性剪切恢复力关系的方法.构件截面的弯曲刚度、轴向刚度通过传统纤维模型的方法积分得到,截面的剪切刚度根据所定义的截面剪切恢复力关系得出,将剪切刚度与弯曲、轴向刚度进行组合后得到组合截面的整体刚度矩阵.利用OpenSee...     

基于粒子系统的特形焰火模拟与实现

通过分析特形焰火复杂造形的特点, 设计了一种特形焰火的模拟函数, 通过改变参数及参数的取值实现了多种特形焰火的模拟。基于粒子系统对所设计的特形焰火函数进行了实际的模拟实验, 结果表明, 利用不同的参数变换可以方便地完成多种特形焰火的模拟。通过与实际场景画面的结合, 得到了较好的特形焰火模拟效果。     

流域时变瞬时单位线非线性汇流模型及应用

为增强瞬时单位线的适用性,提高流域洪水预报精度,本文在纳什瞬时单位线的基础上,充分考虑流域净雨强度和空间分布不均匀的非线性影响因素,提出时变瞬时单位线(TVIUH)模型.同时建立了综合目标函数确定模型参数,模型简单实用.通过观音阁-葠窝梯级水库的实例检验,证明该模型能较好地处理流域汇流的非线性影响因素,提高汇流预报精度,为水库的防洪调度能提供更为可靠的依据.     

水文模型参数多目标优化率定及目标函数组合对优化结果的影响

针对水文模型多目标优化中目标函数组合难以合理构造与选取的难题,基于多目标智能优化算法的优化结果,提出了一种简便的不同目标组合优化结果性能比较方法,并以一种日径流预报模型为实例,构造了3组目标函数组合,采用经典多目标优化算法NSGA-II优化率定模型参数,在模型参数优化率定结果的基础上,应用作者提出的目标组合优化结果比较...     

降雨移动方向对坡面径流的影响机理

通过基于物理概念的水文响应数值模拟,研究了降雨移动方向对坡面地表径流的影响机理.模拟中降雨移动速度不变,分别沿模拟坡面轴线向上和向下移动,降雨强度设为恒定值4.0×10-5 m/s.通过分析下游出口边界处的流量过程曲线和坡面轴线上观测点的压强水头变化,分析降雨移动对坡面径流的影响.结果表明,降雨移动方向主要是改变坡面水文条件、影响坡面水文响应,进而影响地表径流特征.当降雨沿坡面向上游移动时,坡面出口处的流量过程曲线的径流上升更早、径流峰值略低、径流从开始发生至到达峰值所需时间更长、径流整体历时略长;当降雨沿坡面向下游移动时,坡面中部及靠近下游边界部分在降雨开始前就已经饱和,从而影响产流,坡面全部达到饱和的时间更早,坡面下游边界饱和的时间略短.     

电站取水河段长时段的泥沙淤积特性研究（注：研究生论坛）

摘 要:为解决将数学模型运用于电站取水口长时段内的河床演变问题,从而引起计算效率与精度不足的缺陷。本文采用基于隐式与显式结合的算法,探索河道长时段的泥沙淤积特性,建立能模拟长时段河床演变的水沙数学模型,并将该模型应用于昭化电站取水河段泥沙冲淤模拟。通过物理模型与数学模型在不同频率洪水下取水口水位和流速的比较结果,表明此数学模型可以较好模拟取水口水流特性;通过预测昭化电站拉沙方案与不拉沙方案下取水河段运行多年后的河床演变,结果表明此数学模型模拟结果与实际工程结果相似,符合客观规律,能较好模拟河段的泥沙问题。