多支流河道洪水演算方法的研究

本文借助虚拟单元河段概念研制了适用于多支流河道洪水演算的水力学方法。该法基于描述河道水流运动的St.Venant方程组的数值解,可以解决水文学洪水演算法不能解决的一些问题。     

遗传门限回归模型在河道洪水预报中的应用

提出了基于遗传算法的一套操作简便、通用的ＴＲ建模方案,并成功地将ＴＲ模型用于相应流量法去预测洪水,实例计算的结果说明其可行性和有效性。     

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。     

水文模型参数不确定性及对概率洪水预报的影响

为研究Nash模型参数的不确定性,提出了基于自适应采样算法的马尔可夫链蒙特卡罗模拟与贝叶斯理论及遗传算法耦合,构建了基于贝叶斯理论的自适应采样算法,并进行概率洪水预报,分析了参数不确定性对预报结果的影响。实例结果表明,该方法获取的Nash模型参数后验分布可用于概率洪水预报,获得的统计特征可全面考虑水文模型参数的不确定性,可提高概率洪水预报精度,降低洪水预报结果的不确定度。     

基于误差修正的BP神经网络模型在河道洪水预报中的应用

针对经典BP神经网络模型,增设误差修正系数,实现网络误差修正权重倾向于输出样本的较大值,据此提出了一种计算输入输出向量的归一化公式,并建立了具有洪峰识别的洪水预报BP网络预报模型。采用新模型对宜昌水文站典型年实测流量过程进行了预测检验,其结果与实测值较吻合,对流量过程及洪峰流量过程的预报精度较经典BP模型高。     

河道洪水演算的MC-RCM模型及其比较研究

MC-RCM模型是一种在马斯京根法的基础上引入水位流量曲线的洪水演算方法,为进一步验证MC-RCM模型在实际河段中及不同演算条件下的精确性,分别采用试错法、最小二乘法、马斯京根—康吉法及MC-RCM模型四种演算方法对长江李庄至泸县段的10例天然洪水进行流量演算分析,并引入五种评价指标,比较了MC-RCM模型与其他演算方法在不同演算时段下流量演算精度、演算可靠性、演算洪峰流量精度等方面的优劣。结果表明,MC-RCM模型在流量演算精度、演算可靠性、演算洪峰流量精度上相比其他方法均具有一定优势,且在较长演算时段中优势更为明显。因此,MC-RCM模型作为河道洪水演算的可靠方法,可在水文资料充分的情况下修正或校验马斯京根法的演算成果。     

基于BP神经网络模型的河道洪水反向演算研究

河道洪水反向演算在河库联合调度和推求设计洪水的区间组成等方面具有重要意义,直接使用传统的马斯京根法反演效果较差。基于河道上下断面洪水的非线性关系,采用BP神经网络模型训练历史洪水,并用训练得到的网络对下游洪水进行反演。实例应用结果表明,该模型反演结果与实际洪水过程更为接近,具有一定的精度和实用性。     

基于GBDT的实时洪水预报误差校正方法

洪水预报实时校正是提高预报精度的有效途径。通过研究实时洪水预报误差系列构建方法,引入GBDT方法建立误差校正模型,并采用粒子群算法优选模型参数,选用洪峰段洪量相对误差、洪峰流量相对误差、确定性系数等指标评估实时校正效果。对淮河流域王家坝站点的实例应用结果表明,无论是率定期还是验证期,基于GBDT的实时预报误差校正方法精度均优于经典AR方法和KNN方法,各项指标精度均有不同程度提升,可有效提高实时洪水预报效果,且稳定性较高。     

校正后的降雨格点预报在洪水预报中的应用

针对实现降雨数值格点预报与洪水预报的耦合为延长洪水预见期的有效手段及降雨数值格点预报与实际降雨情况存在的偏差,采用误差外推法考虑格点预报误差的影响,并提出了利用实测雨量站(校正参照量)所在格点的降雨信息及绝对误差校正其他格点降雨数值方法,无需将校正参照量插值于每一个格点,避免了不准确插值的影响,使降雨格点预报的整体偏差获得修正的同时,降雨空间分布亦得到很好的保持.以潘家口水库以上流域为例,检验结果表明,该方法取得了较好的效果.     

地理信息系统在洪水预报中的应用

介绍了地理信息系统的概念、功能以及发展概况 ;结合冯家山水库洪水预报系统的开发 ,探讨了地理信息系统在洪水预报中的应用     

永定河泛区洪水演进特性的数值模拟

为了研究洪水在永定河泛区的演进情况,依据水动力学原理建立了河道与泛区衔接计算的洪水演进数学模型,对永定河泛区进行了模型验证和百年一遇洪水过程的模拟计算。结果表明,验证模型的计算值与调查值吻合较好,由此依据该模型模拟结果,参照现行调度方案将泛区划分为6个区域,统计各区域不同水深范围的洪水体积;百年一遇洪水过程模拟结果表明,第350h泛区淹没面积达到最大值,最大水深超过2m,中下游区域内淹没历时长,水深较深,洪水来临时需尽快转移居民。     

黄河下游洪水演进预报水沙数学模型可靠性检验

采用以花园口至孙口河段为基础建立的黄河下游河道洪水演进预报水沙数学模型，在一次有组织的测试中直接将模拟范围下延至利津(即花园口至利津河段)，进行了1994年8月洪水现场检验计算，模型仍能成功模拟黄河全下游河道洪水的水沙传播、水位变化及河床冲淤变形过程，由此可见，模型中有关参数表达式在黄河下游水沙运动模拟中具有一定的通用性和稳定性，不需要通过试算作任何调整，模型预测结果可靠性强。     

中小河流洪水风险分析中的洪水演进计算研究

鉴于我国中小河流常因测站不足,缺乏实测水文资料,导致精细的设计洪水推求和洪水演进计算难以进行,进而影响河流洪水风险分析准确性的问题,采用推理公式分区组合的方法推求各断面设计洪水,并将其作为MIKE 11模型的输入洪水过程,进行河道内洪水演进模拟计算。以大连市复州河下游段为例,模拟计算了主河道设计洪水演进过程。结果表明,该方法可动态演示洪水演进过程,并能给出洪水风险分析的主要指标,与现场实测流量和洪痕水位相比,模拟精度良好,对中小河流洪水风险分析及防洪管理具有一定的参考和指导意义。     

一种大型河网洪水演进快速计算方法

对于大型河网洪水演进过程,一维圣维南方程组离散后的线性方程组规模较大,导致系数矩阵存储和方程组求解难度较大。对此,在矩阵存储方面,采用十字链表法和按行(列)压缩存储法,只存储非零元素,节省存储空间;在求解器方面,研究不同直接法和迭代法的求解效率,总结适合大型河网的求解方法。对三峡库区2014、2017年的洪水演进过程的复核计算结果表明,稀疏矩阵压缩存储方法能节约存储空间99.22%;LU分解法能在1ms左右求解线性方程组,效率明显高于传统多级解法。     

马斯京根法在黄河吴堡—龙门区间洪水演算中的应用

针对黄河吴堡龙门区间(吴龙区间)洪水陡涨陡落的洪水特性和多支流的水系特点,采用马斯京根分段连续演算法模拟黄河吴龙区间洪水过程,建立了基于先合后演法的洪水演算方案,给出了分段初始流量确定方法,并制定了支流洪水处理方案,采用实测期与预报期实测洪水资料率定和检验参数,结果表明洪水模拟精度较高。     

基于MIKE21 FM模型的蓄洪区洪水演进数值模拟

利用MIKE21 FM模型的用户界面友好、可视性好、能灵活处理复杂地形等优点,基于蓄洪区洪水演进特点,构建了基于MIKE21 FM模型的蓄洪区洪水演进数值模型,运用该模型对潖江蓄洪区的洪水演进模拟结果表明,MIKE21 FM模型简便、运算快速、模拟精度高、模拟效果真实,可用于较复杂蓄洪区的洪水数值模拟。     

马斯京根模型变参数洪水演算

针对在已有的河道洪水演算中通常不考虑场次洪水过程中不同时段流量下的马斯京根模型参数差异性的问题,通过分析马斯京根模型参数的物理意义,发现时段流量不同时参数为变化的,进而基于富拉尔基-江桥段的洪水资料,率定了不同时段流量下的马斯京根模型参数,对洪水进行了变参数动态演算,并与以洪峰流量分级进行分类演算的方法做了对比分析。结果表明,该方法明显提高了洪水演算的精度,具有可行性。     

洪水演进模拟仿真系统研制的技术和目标分析

作为“数字流域”工程建设重要组成的洪水演进仿真系统的研制,是复杂的专题应用系统的开发;系统的研制必须以面向对象的系统开发技术为指导,以计算机可视化技术和空间信息技术为支撑;在深入的系统分析基础上,确定了系统的开发目标。