基于新安江模型的考虑超渗产流及塘坝调蓄的洪水过程模拟

针对山丘区众多小型水库、塘坝的兴利库容大小不一致,先蓄满的水库塘坝率先溢流,全部水库塘坝蓄满后全部溢流的现象,提出了一种改进模型,即在新安江模型中嵌入超渗产流和塘坝调蓄模块,建立了同时考虑超渗产流和塘坝调蓄影响的流域水文模型,选用大汶河黄前水库流域大水年份实测水文资料进行率定和验证,并与未考虑超渗产流影响和塘坝调蓄影响的计算结果进行了对比分析。结果表明,当不考虑超渗产流影响时,模拟的洪峰偏低;当不考虑塘坝调蓄影响时,模拟的洪峰偏高、峰现时间提前。可见在新安江模型中同时考虑超渗产流和塘坝调蓄的作用能有效提高半湿润区流域洪水过程模拟的精度。     

三个水文模型在沂河洪水模拟中的分析

为探讨半干旱半湿润流域的产流机制,以沂河高里流域为例,采用HEC、TOPMODEL和新安江三个水文模型进行洪水模拟计算.在TOPMODEL模型中初步引入了初始土壤缺水量与地形指数间的经验关系式,结果表明在半干旱半湿润流域三个模型模拟效果良好.在洪峰及峰现时间,以超渗产流为机制的HEC模型比以蓄满产流为机制的新安江模型和TOPMODEL模型的模拟效果更好.     

塘坝洼地蓄水对河川径流的影响研究

受流域平原洼地塘坝滞蓄影响,我国北方长期干旱后出现初期降雨不产流现象,在三水源新安江模型的基础上需增加一个线性水库以反映塘、坝洼地的蓄水影响,并应用于北方半湿润地区的蓟运河流域.结果表明,改进后的三水源新安江模型在率定期与验证期均取得较好的模拟效果,确定性系数达80%以上,并能定量分析塘坝洼地调蓄对初期降雨径流的影响.     

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。     

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。     

基于虚拟水库模型的无资料地区小流域山洪预警方法

针对小流域下垫面条件复杂,传统的单一模型不足以快速准确地进行山洪预警的问题,将小流域虚拟为一个水库模型,提出利用蓄满-超渗混合模型,对不同土壤含水率下的净雨分析结果进行产流计算,将流域降雨产流过程模拟为水库蓄放水过程,根据实时降雨量准确计算出流域出口断面的洪水要素。在武汉市黄陂区肖家寨的应用结果表明,该方法合理可靠,为无资料地区小流域山洪预警提供了新思路。     

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。     

考虑中小水库/塘坝影响的洪水预报研究

为提高水利工程密度较高流域的洪水预报精度,对资料匮乏地区的中小水库/塘坝,基于聚合虚拟思想,提出了一种虚拟水库拦蓄量计算方法,并与新安江模型进行耦合,构建考虑中小水库/塘坝影响的洪水预报方法,并在淮河息县和王家坝站点进行了验证。结果表明,考虑中小水库/塘坝的拦蓄作用,可显著提高模拟精度,尤其可有效改善中低洪水的模拟效果,确保了同一流域在同一参数体系下不同量级洪水模拟效果均较优。     

改进的分布式水文模型在渭河流域的适用性分析

将具有物理机制的Green-Ampt下渗曲线引入到基于数字高程模型(DEM)的分布式水文模型(DDRM)中,在DDRM的栅格结构中增加了超渗产流模块,实现了对DDRM模型的改进。将原模型、改进的模型和新安江模型在渭河流域进行应用和验证,探讨了DDRM模型在半干旱半湿润地区的适用性,即采用渭河流域1km×1km的DEM提取流域特征信息并划分子流域,并以子流域作为空间分解单元,借助多线程并行化计算提高了模型计算效率。从Nash-Sutcliffe效率系数、径流深相对误差角度对模拟结果进行比较分析,表明改进的DDRM模型模拟效果优于原模型;改进的DDRM模型径流深相对误差小于新安江模型,但NashSutcliffe效率系数略低于新安江模型;且由于产流机制的改变,改进前后模型模拟的两种水文要素分布也呈现出一定的差异。     

基于栅格的分布式流域水文模型的构建与应用

以栅格植被根系层深度、田间持水量、饱和土壤含水量作为衡量流域内各点蓄水容量和最大蓄水容量的基础,建立了基于蓄满产流的栅格型分布式流域水文模型,并模拟了积雪融雪、蒸散发及产汇流过程.模拟结果表明,构建的流域水文模型模拟精度较高,方法可行.     

不同水文模型在老哈河流域的应用与比较

为研究不同水文模型在半湿润半干旱地区老哈河流域上的适用性,分别选取老哈河流域的西泉、初头朗两个子流域1970～2003年的实测资料,应用新安江模型和垂向混合产流模型进行模拟计算,并对比分析其模拟结果.结果表明,在西泉和初头朗流域,垂向混合产流模型的模拟精度总体上均高于新安江模型;垂向混合产流模型更适用于初头朗流域.     

基于地貌单位线汇流的新安江模型在洛阳河流域中的应用

针对无资料地区的洪水预报和设计洪水计算常受到降雨流量等资料制约的问题，以洛阳河流域无资料地区为例，通过DEM数据提取洛阳河流域霍顿地貌参数，计算洛阳河流域地貌单位线，从而建立起流域汇流与地貌参数之间的响应关系，并采用三层蒸散发和蓄满产流模型，构建基于地貌单位线汇流的新安江模型，同时结合遗传算法和客观优选法思路对洛阳河流域洪水进行模拟演算，并与传统的新安江模型结果进行对比分析。结果表明，基于地貌单位线汇流的新安江模型能取得较理想的模拟结果，可为中小河流无资料地区的水文分析计算提供可靠的技术支撑。     

组合预报方法在洪水预报模型中的应用

针对流域水文模型预报中的不确定性问题,采用简单平均、最优线性组合、最优非线性组合三类4种组合方法构建了新安江模型、垂向混合产流模型和Tank模型相结合而组成的组合预报模型,以日照水库和东张水库入库洪水的各种实测特征值作为评价各种组合预报模型计算结果精度的指标,进而优选出相对稳定且精度较高的2种组合预报方法。与新安江模型相比,该组合预报方法在降低水文预报不确定的同时,有效提高了洪水预报精度。     

基于蓄满超渗兼容模型的山洪灾害临界雨量探讨

山洪预警是减少山洪灾害损失的重要手段,临界雨量的确定则是山洪预警过程中重要的一环。以裴河流域为例,根据山丘区实际情况,分析流域蓄水容量分配曲线与流域下渗能力分配曲线的关系,建立蓄满超渗产流兼容模型。通过参数率定,确定模型所用参数,模拟出的洪水过程洪峰流量与实际洪水过程洪峰流量误差均在6%以内,利用模型进行山洪预警的准确率为81.25%,与水文比拟法所得预警指标相比,准确度更高。     

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。     

公伯峡水电站施工期水文预报模型研究

根据黄河上游流域情况,将河网汇流、河道汇流和超渗产流模型结合,使其适用于干旱半干旱的公伯峡流域,并在缺乏资料的情况下使用最小二乘法和卡尔曼滤波模型实时修正.研究采用改进概念性产汇流模型先将流域分单元,再对单元流域进行产汇流计算,以考虑水文现象在面上的不均匀性.     

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。     

应用卫星遥感技术的蓄满产流模型

本文对在我国南方湿润地区较常采用的蓄满产流模型进行了修改,以期能应用卫星遥感所提供的信息。流域内土壤有效蓄水容量和初始含水量是蓄满产流模型的重要参数。原来的模型根据实测水文资料通过统计优选确定上述参数,因此,仅是一种指标或虚拟量。修改的模型根据卫星遥感所提供的信息确定这些参数,具有明确的物理概念,也反映了流域内土壤实际蓄水情况,使降雨产流计算建立在可靠的基础上。本文所提出的方法有利于深入研究流域下垫面在降雨产流中的作用,也为洪水预报提供了可靠的依据。     

新安江模型在董铺水库洪水预报中的应用研究

针对大中型水库的水位观测资料较丰富,库区存在着难以观测的直接入库径流及主要入库河道径流观测资料缺乏的现状,以安徽省合肥市董铺水库流域为例,将水库流域划分为陆面和水面两部分,水面按直接产流计算,通过水库水位和水库泄水、用水资料反推入库径流过程,采用实码加速遗传算法对日模型和次洪模型的参数进行率定,构建了基于三水源新安江模型的董铺水库洪水预报模型。对董铺水库坝址以上所控制流域进行了模拟计算,日模型率定期14年中,径流深合格率为92.9%,确定性系数为0.94;日模型验证期18年中,径流深合格率为100%,确定性系数为0.93;次洪模型率定期34场洪水中,径流深合格率为88.2%;次洪模型验证期26场洪水中,径流深合格率为92.3%;60场洪水时水库水位推算合格率90%;方案整体预报精度达到甲级。研究结果表明考虑大中型水库流域产汇流特点和水文观测资料的现状,将水库流域的产流分为陆面和水库水面两部分,反推入库径流过程,基于三水源新安江模型进行大中型水库的洪水预报是可行的,其预报精度达到水库洪水调度的要求。     

考虑人工活动影响的流域水文模拟研究

为更精确地研究人工活动对流域水文的影响,在三水源新安江模型中加入多重线性水库,模拟小水库、塘坝及洼地等小水利工程对径流的影响,从而评价人类活动对流域水文过程的影响,并以淮河上游干流主要水文站水文过程为例验证改进后模型的有效性。模型引入滞后演算法对汇流时间进行控制,采用多目标粒子群优化算法对参数进行优化,选择纳什效率系数、丰枯水期水量相对误差、月最大水量相对误差等多个指标对模拟结果进行系统评价。结果表明,流域内小水利工程对径流影响作用明显,断面越处于河道下游,其控制流域内流量过程受影响也越大;小水利工程在枯水期对径流的影响控制作用比在丰水期更为明显,模型改进比较合理,可有效提高模拟结果。