基于运动波下渗的产流模型研究与应用

阐述了基于运动波下渗的产流模型的基本原理,并在长江三峡地区沿渡河流域进行了初步应用,结果良好。该模型从描述流域各点土壤水分剖面的变化过程出发,给出流域下渗能力和饱和面积的时空分布,从而得到超渗径流和蓄满径流成分在流域上的时空分布,在物理概念合理的框架之下实现了超渗和蓄满产流机制的综合模拟。     

基于地貌类型的岩溶小流域产流模型

针对广西横县镇龙乡小流域岩溶结构发育、地下暗河分布广泛、汛期多强降雨及产流过程中地下径流丰富、出流过程非线性、流域不闭合等特点,研究了岩溶小流域不同地貌类型的产流规律,将岩溶地区下垫面分为土壤覆盖区与岩溶裸露区,分别运用蓄满产流模型模拟土壤覆盖区产流,水箱模型模拟岩溶裸露区产流,进而模拟流域总产流,建立了基于地貌类型的岩溶小流域产流概念性水文模型,利用岩溶小流域2010~2011年9场洪水资料进行模型参数率定,2012年4场洪水进行产流量验证。结果表明,模型在岩溶区的模拟效果较好,其预报相对误差范围为4.15%~18.49%,均值为13.82%,但对于前期影响雨量较大、降雨历时长的洪水,水箱模型产流模块产流量更大,受到降雨影响更为敏感,模拟精度相对更高。     

常州市区设计暴雨公式及雨型研究

通过对常州雨量站1983～2015年16种历时年最大暴雨强度系列的频率分析,确定各历时的设计暴雨;采用高斯-牛顿法率定暴雨强度公式参数,分别得到总历时180、1 440min的暴雨强度公式;采用芝加哥法、PC法推求总历时180min的设计雨型,采用同频率法推求总历时1 440min的设计雨型。该结果可为常州市区排水治涝、海绵城市建设提供依据。     

一种利用蓄满产流模型绘制降雨径流相关图的方法

提出了一种利用蓄满产流数学模型绘制降雨径流相关图的方法,该方法首先根据流域历史资料结合流域自身特性确定蓄满产流模型的结构,并优选出模型参数;其次,利用优选后的蓄满产流模型结合历史数据绘制相关图。黑河流域应用实例表明,应用该方法绘制的相关图简便实用、精度较高。     

遗传模拟退火算法在综合产流模型中的应用

针对确定综合产流模型的参数与模型精度关系密切,提出了将遗传模拟退火算法应用于综合产流模型的参数优化中,并以汤河水库流域为例进行了径流预报.结果表明,该法有效、可行,对改善综合产流模型初始优化参数、提高洪水预报模型的预报精度具有一定的理论研究意义和实际应用价值.     

P&C雨型在城市排水计算中的适用性分析

为了分析PilgrimCordery雨型在城市排水计算中的适用性,选用江苏省沭阳县中心城区连续35年的降雨资料,分别采用PilgrimCordery法、芝加哥法推求短历时设计暴雨雨型。在分析两种雨型雨峰位置和形状差异的基础上,选用某小区作为典型区域,构建基于SWMM的小区排水模型,采用不同雨型计算小区排水流量,由模拟结果可知不同重现期下小区出水口PilgrimCordery雨型与芝加哥雨型的峰值流量和水量均相差不大,因此认为PilgrimCordery雨型与芝加哥雨型一样在城市排水计算中具有适用性,并可为其他城市短历时设计暴雨雨型分析提供参考和借鉴。     

基于混合产流与二维运动波汇流分布式水文模型

为了提高半湿润半干旱流域的洪水模拟与预报精度,基于GIS、RS和DEM技术,以DEM栅格为流域计算单元,构建了基于混合产流和二维栅格汇流的栅格型分布式水文模型(Grid-MK-2D模型),即混合产流模型是在蓄满产流基础上增加基于Green-Ampt下渗方法的超渗产流模型,坡面二维汇流计算采用基于栅格单元的分布式运动波模型水流演算,河道汇流应用一维运动波模型演算,运动波方程组由隐式有限差分求解。将Grid-MK-2D模型、Grid-MK-1D模型与新安江模型应用于半干旱的沁河孔家坡流域并对比分析。结果表明,两个基于DEM栅格的分布式水文模型(Grid-MK-2D、Grid-MK-1D)的模拟效果优于新安江模型,但GridMK-2D模型洪峰模拟效果更好。     

上海市杨浦区设计面暴雨量与设计暴雨雨型研究

选择上海市杨浦区作为试验区域,对极端性天气下不同重现期和不同历时的设计面暴雨量、设计暴雨雨型进行计算。设计面雨量的计算利用研究区附近3个站点3种历时1978~2015年的降雨资料及上海市频率曲线参数的等值线图插值进行频率计算,得到各重现期的设计面暴雨量;设计暴雨雨型的计算利用江湾站2001~2015年逐分钟暴雨资料,先用模糊识别法进行雨型分类,然后用PC法分别对单峰型和双峰型暴雨进行雨型设计,得到具有代表性的杨浦区设计暴雨雨型。     

基于垂向混合产流模型的综合干旱指数新方法及其应用

采用合适的干旱指数评价流域干旱程度对防旱抗旱有重要指导意义。为此,通过垂向混合产流模型在滦河流域径流深的率定与检验,说明该模型适用于滦河流域,并可求得日过程滦河流域平均土壤含水量,确定构成综合干旱指数的单因素为降水距平百分率、相对湿润度指数、土壤相对湿度指数。在此基础上,提出了考虑土壤含水量的基于垂向混合产流模型的综合干旱指数新方法,即构建了可采用主成分分析法求解新的综合干旱指数与降水距平百分率、相对湿润度指数、土壤相对湿度指数之间的线性组合关系式,进而求得滦河流域月尺度的新的综合干旱指数,据此划分了干旱等级,比较了新的综合干旱指数与标准化降水指数、帕默尔干旱指数评价的干旱程度之间的差异,指出新的综合干旱指数较好地描述滦河流域的干旱程度,但个别年份评价结果尚有一定程度的偏差,未来还需要做更深入的研究。     

扩散波模型在城市坡面汇流中的应用

为分析一维扩散波水动力方程在模拟城市地表降雨径流过程中的可行性,针对典型概化城市流域,采用一维扩散波水动力方程的数值解法模拟了一短历时强降雨事件,并对比SWMM模型模拟结果与扩散波模型模拟结果。结果表明,扩散波模型可以较好地体现降雨作用下地表径流过程的动力特点,但无法适用于过缓的地表坡度,解释了两者连续性方程的差异对模拟结果的影响,最后分析了扩散波模型下边界条件的确定方法。研究成果可为城市坡面汇流模拟提供参考。     

基于Lattice Boltzmann方法的济南市城区暴雨洪水模型

为能够较好地模拟济南市遭遇强降雨时"南水北淹"的洪水运动特点,构建了一个既考虑淹没又考虑街巷洪水的城市雨洪模型,并在模型中的水动力学计算部分采用了Lattice Boltzmann方法。为判断模型精度,将模型的计算结果与该模型唯一控制站点小清河上黄台桥水文站的实测数据进行比较,并将重要道路上易受淹点的调查水深作为参考数据。结果表明,与实测数据和调查水深相比,该模型模拟结果较好,且由于在街巷洪水、河道汇流计算部分采用了Lattice Boltzmann方法,计算效率较传统的水动力学计算方法得到大幅提高。     

MCEEMD-HGWO-MGU混合模型在径流预测中的应用

为分析径流非线性特征对预测精度的影响,在改良的互补集成经验模态分解(MCEEMD)基础上,建立混合灰狼优化算法(HGWO)与最小门控单元(MGU)混合的径流预测模型,并利用该模型预测黄河下游三个水文站处的月径流.选取纳什效率系数和合格率评价模型性能,并选择多个误差指标与其他模型进行比较.结果表明,与其他模型相比,MCE...     

基于改进的SCS模型的城市径流预测系统研究

鉴于城市的发展引起下垫面变化,进而对城市径流产生一定影响,利用改进的SCS模型,根据历史降雨径流资料率定得到了城市现状CN值;以城市规划为依据,计算了CN值的变化,预测了土地利用方式的改变对径流的直接影响;利用Matlab建立了城市径流预测系统,并将其应用于济南市小清河流域,预测了1990～2005年径流过程的改变情况。结果表明,该预测系统有效、合理,在城市规划时可为决策者提供较合理的土地利用方式,从而避免不合理的下垫面变化,以降低洪水的灾害性。     

基于栅格的二维分布式超渗产流水文模型

针对自然流域地形地貌对地表径流滞留的影响,将流域坡面汇流概化为二维模式,采用二维运动波汇流模型计算坡面汇流,应用二维运动波隐式差分方法进行求解,结合DEM技术,基于考虑土壤水分再分配的Green-Ampt超渗产流模型,河道汇流采用一维运动波汇流,构建了基于栅格的Grid-GA-2D模型,并将其与Grid-GA及陕北模型...     

城区路面雨水径流水文水质特征试验研究

鉴于研究城区路面径流水文过程与污染物变化特征可为有效利用城市雨水、控制非点源污染等提供参考依据,采用污染物分析方法对新乡市2010年城区路面3场降雨—径流的水文、水质过程进行采样分析。试验结果表明,路面径流系数在0.78～0.82之间,径流曲线形态与降雨过程线类似,两者波动幅度相对较小;径流初期污染严重,后期COD、SS浓度分别小于203、458mg/L;各指标的标准差率呈SS>COD>DO>pH值的趋势,这与各自浓度变化过程的指向性一致;径流中COD与SS之间的相关性较好,而DO与其之间的相关性较差。     

基于InfoWorks ICM模型的城市暴雨内涝模拟

为解决城市暴雨内涝灾害问题,以海口市主城区为例,构建了基于InfoWorks ICM的城市综合流域排水模型,选用3场实测暴雨进行模拟分析,发现该模型具有良好的精度和可靠性。在此基础上,利用该模型对1、2、5、10、20年五种不同设计重现期的暴雨情景下研究区域排水管网系统的排水能力和积水深度进行模拟。结果表明,该模型能较好地评估研究区域的排水能力,且随设计暴雨重现期增加,研究区域的积水深度亦呈现出增加趋势,内涝灾害明显加重。     

基于InfoWorks ICM模型的城市暴雨内涝模拟

为解决城市暴雨内涝灾害问题,以海口市主城区为例,构建了基于InfoWorks ICM的城市综合流域排水模型,选用3场实测暴雨进行模拟分析,发现该模型具有良好的精度和可靠性。在此基础上,利用该模型对1、2、5、10、20年五种不同设计重现期的暴雨情景下研究区域排水管网系统的排水能力和积水深度进行模拟。结果表明,该模型能较好地评估研究区域的排水能力,且随设计暴雨重现期增加,研究区域的积水深度亦呈现出增加趋势,内涝灾害明显加重。     

灰色自记忆模型在年径流预测中的应用

为探索提高年径流预测精度的简单有效途径,以GM(1,1)微分方程为动力核建立了灰色自记忆模型,并应用于寸滩站年径流的拟合和预测中,取得了良好的效果。与组合模型相比,该模型结构简单并具有较高的拟合和预测精度,可应用于年径流序列的预测之中。