HEC—HMS模型在清江流域洪水模拟中的应用

HEC—HMS模型是一个半分布式的水文模型,它和它的子模块HEC—GeoHMS模型一起用来进行洪水模拟。首先,由HEC—GeoHMS处理流域DEM数据,生成包含水文信息的HEC—HMS能接受的降雨输入信息;然后将该信息导入HEC—HMS模型中,征HEC—HMS模型中建立包含流域产汇流模块的流域模型,包括雨量气象信息的气象模型,和包含模拟时间控制的控制模型;最后率定各子模型中的参数。以清江流域为例,运用HEC—HMS模型对6场洪水过程进行了模拟,模拟结果表明对次洪径流过程的模拟精度较好。     

论流域水文模型

论述了流域水文模型结构和参数的水文学基础、物理上的耦合关系,以及集总式流域水文模型与分布式流域水文模型的本质区别,讨论了2种模型解算方法的特点,以及在参数率定中产生异参同效的原因和减少异参同效影响的措施;提出了一个比较客观的模型验证和相互比较的方法。     

基于DEM栅格的水文模型在沂河流域的应用

本文结合GIS技术和数字高程模型,运用基于DEM栅格流域信息提取技术,对传统的新安江模型及TOPMODEL进行改进,构建基于栅格的分布式新安江模型、基于栅格的TOPMODEL水文模型。并将模型应用于沂河临沂以上流域。通过流域信息提取、模型参数率定和流域典型洪水模拟,以探讨GIS技术与数字高程技术的应用和水文模型的适应性。应用结果表明,4个水文模型在该流域上的水文过程模拟效果良好,其中,基于栅格的新安江模型与基于栅格的TOPMODEL的模拟效果更好。     

基于参数不确定性的概率预报研究

水文模型参数的选取通常依靠经验判断或者依赖历史库中的不完备数据集进行自动优选,所选参数并不一定能够准确反映流域降雨径流特点,更不足以反映不同洪水涨落阶段洪水特征的变化。基于水文模型参数存在显著不确定性的客观事实,以随机参数驱动水文模型,并结合数值模型实现概率预报。通过东湾流域36场洪水模拟试验,揭示了水文参数不确定性对洪水预报结果的显著影响,提出的概率预报算法能够给出精确、可靠的预报结果,说明该算法能够降低水文模型参数所带来的洪水预报不确定性。     

基于参数不确定性的洪水概率预报研究

水文模型参数的选取通常依靠经验判断或者依赖历史库中的不完备数据集进行自动优选,所选参数并不一定能够准确反映流域降雨径流特点,更不足以反映不同洪水涨落阶段洪水特征的变化。基于水文模型的参数存在显著不确定性的客观事实,以随机参数驱动水文模型,并结合数值模型实现概率预报。通过东湾流域36场洪水模拟试验,揭示了水文参数不确定性对洪水预报结果的显著影响,验证了概率预报算法能够给出精确、可靠的预报结果,说明该算法能够降低水文模型参数所带来的洪水预报不确定性。     

萨克拉门托模型的改进应用

依据敦化水文站以上流域具有北方湿润半湿润水文特性，将改进的萨克拉门托流域水文模型在该流域的应用进行了分析研究，通过多年资料的参数分析及论证，对于模型多年连续演算是可行的，因而这种模型是有效的。     

基于PDM的飞来峡水库实时水文预报模型

水文预报模型是实时预报预警系统的核心。基于新型的概率水文预报PDM(The Probability Distributed Model),构建了北江流域飞来峡水库概率水文预报模型。将整个流域划分为18个子流域,对每个子流域分别建立PDM,并采用历史降雨流量数据序列对各子流域和流域PDM进行参数率定;以横石站为参考站,采用52场次实测历史洪水进行模型验证和精度评定,洪峰预报合格率为99%,精度等级为甲等,模拟精度高,说明了PDM结构和参数取值的合理性,以及模型在该流域的适用性。     

降水径流特征变化对月水量平衡模型模拟精度及参数的影响

为评估水文模型在变化环境下的可靠性,以两参数月水量平衡模型为例,采用Mann-Kendall法分析降水径流资料在MOPEX数据集中美国本土的104个典型流域的一致性,基于可变模糊理论评价降水径流资料一致性对两参数月水量平衡模型模拟精度的影响,并探讨降水径流资料一致性和流域的气候特征对模型参数的影响。结果表明:研究流域中,92.31%流域的降水或径流资料的一致性遭到破坏;通过可变模糊集评价模型模拟效果,发现降水、径流趋势变化均会削弱水文模型的模拟能力,其中降水一致性破坏是水文模型模拟能力减弱的主要原因,并且该方法能够准确地识别影响模拟能力的次要因素;模型参数C和参数SC均随着流域多年平均径流系数增大而增大,参数C反映了流域的湿润程度,参数SC表征了流域的调蓄能力。研究成果可为防洪、抗旱、水资源规划和管理提供技术支撑。     

基于MOSCEM-UA算法的水文模型参数优化

详细阐述了水文模型参数多目标自动优化过程,并以此来评估水文模型在率定过程中所体现出来的异参同效性。采用集总式Hymod模型研究海河流域宽城水文站以上流域。在模型参数优化率定过程中涉及到的主要模型参数有:土壤最大持水量,土壤持水量空间分布指数,快、慢速流分水系数以及快、慢速流退水系数。采用了两个对立目标,通过MOSCEM-UA算法的多目标参数优化,可以得到多个目标空间的Pareto解集、径流预测区间和相对应的参数范围。     

分布式水文模型EasyDHM在玛纳斯河流域径流模拟中的应用

玛纳斯河流域作为新疆干旱区典型的内陆河流域,其年径流量主要来源于高山区融雪径流。掌握该流域的径流变化规律,对探讨该地区气候、水文及水资源、生态环境之间的联系以及预测未来山区径流的变化规律具有重要意义。以玛纳斯河流域作为研究对象,基于分布式水文模型EasyDHM(Easy Distributed Hydrological Model),利用DEM、实测河网、土壤、土地利用及水文气象数据构建玛纳斯河流域分布式水文模型研究该流域径流过程。通过模型参数率定及验证发现,该模型精度较高,验证期内各站点纳什效率系数均在0.75以上,说明EasyDHM分布式水文模型的泛化能力较好,可应用于该流域的水雨情势分析,为预防和减轻春季融雪型洪水灾害提供了理论依据。     

黑河流域水循环系统的分布式模拟(Ⅰ)——模型开发与验证

从水循环的物理机制着手，在考虑人工侧支循环的基础上，以现代地理信息技术为数据处理平台，开发了黑河流域水循环系统的分布式模拟模型。文中系统描述了模型结构，从水循环过程和能量循环过程2个方面对模型各要素的过程模拟进行了阐述，其中水循环过程包括蒸发蒸腾、入渗与径流、地下水运动、地下水流出和地下水溢出、坡面汇流与河道汇流、人工侧支循环等要素过程。在获取各类输入参数后，采用1km网格、以日为时间步长对黑河流域上、中游地区(36 728个网格单元)进行了1981～2002年的逐日模拟。结果表明，所建立的分布式模型对月径流过程和日平均流量过程具有较高模拟精度。校正期内前后两个验证期均得到良好验证。该模型可用于预测未来环境变化条件下流域水资源演变。     

浅析CSTR水质模型在赣江流域的应用

利用CSTR模型的方法建立了适应于赣江流域复杂河流系统的水质模型，对可以获得的赣江流域水质模型数据进行了分析，同时还对模型进行了验证．结果表明：所建立的水质数学模型能够达到赣江流域预定的规划目标的要求，模似的结果是比较可靠．只是水文数据在空间上比较稀疏，污染源统计数据可信度比较低，但单个水文站点能够比较好地反映流量和其它水文参数的时间变化过程．     

GIS在三峡流域水文模拟中的应用

本文在三峡区间6个小流域上由人工率定了新安江模型参数，在地理信息系统平台上推求了流域地理地貌特征值。采用相关分析的方法，对自由水蓄水容量SM、地下水出流系数KG、壤中流出流系数KI、马斯京根法汇流系数X等模型参数和下垫面地形、地质、植被等特征值建立了相关关系。由相关关系和特征值采用反演的方法推求上述参数的反演值。经小流域模拟验证，相关关系是可靠的，在实际降雨径流模拟中能达到一定的精度。因此，由特征值反演参数的方法可移用于无资料地区，解决此类地区模型参数的率定问题。本文提出的方法已应用于长江三峡区间实时洪水预报中。     

Hydrologic Modelling Calibration for Operational Flood Forecasting

Runoff prediction in flood forecasting depends on the use of hydrological simulation models and on the input of accurate precipitation forecasts. Reliability of predictions thus obtained hinges on proper calibration of the model. Moreover, when the model is intended to be used systematically in operational forecasting of streamflows, the calibration process must take into account the variation of the model parameters over time, namely in response to changing weather and hydrological conditions in the basin. The goal of the study was to build a process to adjust, on a daily basis, the simulation model parameters to the current hydrological conditions of the river basin, in order for the model to be run operationally for prediction of the streamflow for the next 10-days period, and, thereby, to forecast the occurrence of flood events. Towards this end, hydrological simulations using the HEC-HMS model were performed, using a 3 h period time step. The present communication focuses on the hydrological model calibration and verification processes and on the evaluation of forecasts’ accuracy. The procedure was applied to a part of the largest (full) Portuguese river basin, the Mondego river basin, corresponding to the Aguieira dam section watershed, which comprises an area of 3070 km². Four wet periods, associated with the occurrence of flooding, were selected for the calibration and verification of the model, by adjustment of the model parameters. The results of the study aim to define the optimal calibration parameters values to model the observed streamflow for various hydro-meteorological states, thus enabling adequate prediction of flow in flooding situations and proper application of the model in operational flood forecasting.     

淮河流域洪水预报系统的模型集成研究

根据淮河流域洪水特征和水系构成,分析了水文学与水力学模型在洪水过程、洪水要素和空间范围方面的集成方式,并且介绍了两种模型针对淮河流域特点所采用的关键技术方法.为实现两种模型的充分集成,采用了数据 - 模型 - 应用3层结构的总体集成框架,通过模型应用过程的模块化处理和数据有效交换,建立了集模拟、率定和预报功能于一体的综合计算平台.本文所建立的集成模型采用长系列实测资料进行了参数率定和模型验证,应用结果表明建立的集成模型具有较高的计算精度.     

苏州河沿线设计高水位

为确定苏州河两岸防汛墙改造的墙顶高程,采用水文概率统计与水力模型计算相结合、原型实测与数学模型相结合的方法,与太湖流域河网水文水动力模型相衔接,建立基于数字河网的苏州河水系水文水动力模型,从影响苏州河高水位的洪、涝、潮、控等要素着手,计算分析洪、涝、潮单一水情以及历史典型年不利水情影响下的苏州河高水位分布规律。研究结果表明,现状及规划近、远期工况条件下的苏州河沿线设计高水位分别为4.60 m,4.79 m和4.77 m。     

流域水文模型识别方法研究与应用

基于模型产汇流机理,分析对比水文模型适用性,建立考虑气候特征、下垫面条件和人类活动影响的流域水文模型识别的指标体系,并以辽宁东部各中小流域为研究对象进行实例研究。分析了研究区域的气候特征,将新安江模型、大伙房模型和TOPMODEL模型作为备选模型,利用主成分分析法确定流域面积/主河道长度、河道比降、森林覆盖率、地形指数和气候类型作为流域水文模型识别的输入指标,进而采用层次分析法识别适用于各研究流域洪水模拟的水文模型。洪水模拟结果表明:所建立的流域水文模型识别指标体系有代表性,所识别的水文模型可很好地反映流域的产汇流特性。     

资料短缺地区径流模拟研究

以柬埔寨洞里萨湖流域为对象,基于多源降水信息分析、水文模型构建及适应性分析、参数移植研究及检验等,探讨了资料短缺地区的径流模拟问题。结果表明:气候再分析资料集Ag MERRA在洞里萨湖地区的精度较高,VIC模型在该区域的适应性较好,可以用来进行水文模拟;水文模型参数与流域气候和下垫面因子的相关性较好,拟合优度R2都在0. 65以上,移植的可信度较高;在3个验证流域的实测径流过程对比分析表明,基于参数移植方案构建的水文模型能较好地模拟资料短缺地区的流域水文过程。     

模型参数确定与计算实例─—森林流域水文模型研究之三

本文主要论述模型多数的初定、率定、检验以及模型计算实例。初定参数的主要依据材料是水文气象资料、自然地理资料、地形图等。以率定周期和检验周期的实例流量过程为校核目标，根据径流量、径流过程和洪水过程制定人－机对话调试方式下的目标函数，以确定性系数Ｄ＿ｙ为自动优化的目标函数，通过水文模拟率定和检验模型参数。本文中列出涪江平武以上流域的水文模拟，说明森林流域水文模型的计算步骤与可靠性；至于如何评价与预测森林水文效应，将另文专论。