基于物联网大数据的城市降雨径流控制率分析

针对海绵城市降雨径流控制率监测的两大技术难点——监测设备布置难题和数据统计难题,采用基于物联网和大数据的监测技术及自动分析算法,以我国某海绵城市试点区为例,对全区域81个雨水排口进行子汇水区域划分,制定了监测方案,并获得了降雨场次下的全过程降雨的监测数据,基于超过40万条监测数据,计算了不同降雨量下研究区域的径流控制率,并提出了基于污水管网监测的降雨径流控制率修正方法。结果表明,在降雨日中,确实存在雨水进入污水管网的情况,因此在监测方案中应同时考虑对污水管网进行有效监测;在34.4、13.2、9.4、19.4 mm降雨条件下,研究区域径流总径流率依次为65.14%、81.48%、87.39%、78.81%,与研究区域设计降雨量27.4mm及75%的径流控制目标相比,海绵城市的建设可满足年径流总量控制的目的。     

济南城市化发展对降水时空演变的影响

为研究济南市城市化发展对降水时空演变的影响,以济南市小清河黄台桥断面之上350km2为研究对象,首先利用济南市1984、1992、2002、2013年不同时期的卫星遥感数据,分析研究区土地利用类型演变过程,之后利用Mann-Kendall法分析了1966~2013年研究区及其城区、西北郊区和南部山区等各分区的降水时空变化趋势。结果表明,研究区1984~2013年,特别是1992~2002年期间,农田和林地面积大幅减少,建设用地面积大幅增加,城市化进程加快,建设用地演变规律为从城区由东到西,再向西北郊区和南部山区进展;研究区及其城区、西北郊区和南部山区等各分区的1966~2013年多年平均降水量总体呈增加趋势,1990年之后发生增强突变,且同时期内城区多年平均降水量比西北郊区高,但比南部山区低,研究区及各分区1966~2013年多年平均降水量的突变与城市化演变过程相一致,济南城市化进程影响降雨的时空分布。研究结果可为济南市城市发展规划和城市防洪预警提供依据。     

基于GsMAP的尼洋河流域降水时空分布特征研究

鉴于尼洋河地区实测降雨资料缺乏,卫星降雨产品具有显著优势,基于GsMAP降雨产品数据和地面观测站点数据,利用降雨量年内分配特征的δ方法建立卫星降雨校正公式,分析流域降雨量的时空分布特征。结果表明,实测站点月降雨量校正结果较好,相关系数达0.954,年尺度的站点降雨相关系数为0.54,降雨量空间分布呈现出自西向东递增的特点。卫星降雨观测在西部地区存在低估,东部地区有一定程度的高估,在降雨梯度分布上,流域在3500~4000m高程段降雨量呈上升趋势,其他高程段均为显著下降,整体变化率为-104mm/km。流域的年均面平均降雨量为699mm,降雨多集中于夏季,且有逐年增加趋势。     

降雨移动方向对山区小流域洪水过程的影响

为分析降雨移动方向对山区小流域洪水过程的影响，结合流域地表径流汇流路径特点，基于物理概念的流域分布式水文模型，通过设计不同雨强下多种降雨移动方向工况，对比研究了各种工况对山区小流域洪水过程的影响。结果表明，降雨移动方向对流域洪水过程的影响主要表现在洪水峰值的差异上。在相同雨强和降雨量下，降雨沿着流域汇流路径减少的方向移动会比沿其相反路径移动产生更高的洪水峰值。在相同雨强和降雨移动速度下，流域内降雨移动的路径越长，形成的洪水峰值越高。随着降雨移动方向的改变，较低雨强(120 mm/h)模拟得到的洪峰也可能高于较高雨强(180 mm/h)模拟得到的洪峰。结合降雨的移动特征，流域的地形形状和汇流特点共同控制了降雨移动方向对径流过程的影响。     

降雨重现期标准化及其在某滑坡稳定性评价中的应用

鉴于三峡库区降雨标准化、定量化研究对库区降雨型滑坡稳定性评价与预测具有重要意义,采用数学期望公式(Weibull公式)与P-Ⅲ型频率曲线相结合,在海森几率格纸上绘制降雨频率曲线的方法求取不同降雨重现期时万州区4~6月单次最大降雨过程,在此基础上,以万州区某滑坡为例,对稳定性与破坏概率进行计算。结果表明,通过降雨频率曲线,可以找到不同极值降雨过程重现期对应的降雨量;库水位下降期间浸润线逐渐趋于凸型;该滑坡是库水+暴雨复合型滑坡;在20年(及以上)一遇暴雨与库水位联合作用下,滑坡将达到欠稳定状态。     

降雨量对岩溶地区洪山泉滞后性的影响

鉴于大气降雨对洪山泉岩溶水系统的补给具有一定滞后性的特点,利用相关分析理论对泉流量与前期各年降雨量做了相关性分析,指出仅分析前期某一年的降雨量对泉流量的影响程度意义不大,因此利用多元统计回归理论建立了10组在不同影响年限下的泉流量与前期降雨量的统计回归模型,发现泉流量与前7年降雨量模型较符合实际,由此确定降雨量对泉流量影响的滞后年限为7年,进而利用建立的模型计算了有效降雨量。结果表明,泉流量与有效降雨量具有良好的一致性,相关系数达0.588,且在α=0.01显著性水平下显著相关。     

基于InfoWorks ICM模型的内涝预警降雨量阈值研究

针对池州市当前缺乏精细化内涝预警降雨量阈值的问题,利用城市综合流域排水模型InfoWorks ICM构建了池州市主城区暴雨内涝模型,并选用4场实测排口流量数据和历史内涝积水点对城市内涝模型进行率定和验证,发现该模型具有较高的准确度和可靠性。在此基础上,以内涝积水深度为预警指标,对不同降雨历时,不同雨型的设计降雨情景下研究区域的积水深度进行模拟。结果表明,降雨历时对暴雨内涝预警的降雨量阈值影响显著,而降雨雨型对暴雨内涝预警的降雨量阈值影响不明显。研究得出的降雨量阈值可为池州市主城区暴雨内涝预警和内涝应急管理提供参考依据。     

基于SWMM的武汉市城区雨水管网初雨特性分析

以武汉市黄孝河城区雨水管网系统为例,基于SWMM模型对初期雨水特性进行模拟分析,以COD≥50mg/L为初期雨水的界定标准,分别从初雨持续时间、污染物冲刷比例及径流深度三方面综合分析降雨强度和汇水面积大小对初雨特性的影响。结果表明,初雨持续时间整体变化范围较大;初雨污染物冲刷比例和径流深度主要受降雨强度的影响,且变幅较大;武汉市城区最佳控制初雨径流深度可取7.00mm,初雨径流中污染物占整场降雨冲刷污染物总量比例的均值为56.8%。     

广州市城区短历时暴雨特征分析

气候变暖导致极端降雨频发,研究短历时暴雨的变化规律可为广州市内涝防治提供科学依据。选取中大站1984~2010年最大1 h降雨量资料,通过趋势线、滑动平均法、累积距平曲线、Mann Kendall趋势检验法、小波分析等方法对广州市年最大1 h降雨序列和暴雨次数进行统计分析。结果表明,广州市年最大1 h降雨量呈现周期性变化,进入21世纪后波动减弱,且稳定在较大的范围内;大于20、30、40 mm的1 h暴雨次数均呈现出不同程度的增大趋势,其中大于30 mm的次数增加显著。     

前池雨水花园系统径流水量控制性能试验研究

针对现有城市工业区建筑物屋面雨水径流的特点,在原有雨水花园基础上增设蓄存功能,提出了一种前池雨水花园系统,并模拟了降雨量下(降雨条件为重现期0.5、1、2年,降雨历时为30、60、120 min)的径流水量控制试验.结果表明,前池雨水花园系统对径流的削减可达到1/2以上,甚至可全部削减,且蓄水高度、各部分水量分配及流量...     

考虑降雨空间异质性的流域洪水过程模拟研究

气候变化等因素使得降雨时空分布不均匀性增强，研究洪水对降雨空间异质性的响应关系，对于指导干支流不同频率暴雨组合遭遇条件下的流域洪水模拟意义重大。以山东省沂河临沂站以上流域为例，应用新安江模型构建流域水文模型。利用1980～2020年6～9月逐小时降雨数据进行频率分析，推求沂河流域降雨历时为72 h的不同重现期的设计暴雨。通过不同重现期的暴雨组合设计情景，利用构建的水文模型模拟，对临沂站的洪水过程进行分析，得到降雨空间异质性对洪水过程的影响关系。结果表明，降雨空间分布对洪峰流量的影响显著，靠近流域出口的区域降雨量是洪峰流量的决定性因素，降雨空间异质性高的情景下，较小的降雨也可能产生较大的洪水峰值流量。研究结果可为降雨空间异质性导致的干支流洪水遭遇条件的下游断面洪水预报提供参考。     

宁夏能源建设的若干思考——兼论泾源小水电制约因素

1 宁夏的经济现状和农业发展的潜在优势宁夏回族自治区地处西北黄土高原,位于黄河上游的下段,在册总面积6.64万km~2.全区辖19个市县,总人口444.5万人,其中农业人口342万人,占77%;在总人口中回族人口145.4万人,占32.7%.按地形和自然条件可分为北部黄河冲积平原和南部山区两大部分.北部黄河冲积平原为引黄灌区,地势平坦,土层深厚,光热条件很好,年均降雨量虽200mm,左右,但有引黄灌溉之利,沟渠成网,阡陌纵横,盛产稻麦,素有“塞上江南”之称,是全国商品粮基地之一.灌区煤炭资源丰富、品质高,已建立了煤炭、电力和煤化工为主的工业体系,工农业均有很大的发展潜力.宁南山区为黄土高原,地形起伏,沟壑发育,水土流失严重;除六盘山周围阴湿、半阴湿地区外,大部分地区年均降雨300多mm,水资源缺乏,     

基于VAR、VEC模型的陆浑灌区降雨量与作物需水量的动态关系研究

为研究陆浑灌区降雨量与作物需水量的动态关系,利用可变模糊集理论,以陆浑灌区1951~2002年天然降雨量和作物需水量时间序列为样本数据,计算出天然降雨量和作物需水量相对隶属度的级别特征值,构建了灌区降雨量和作物需水量的VAR模型和VEC模型。结果表明,VAR模型模拟结果的相对误差为18.35%、拟合优度为0.29,VEC模型模拟结果的相对误差为20.83%、拟合优度为0.28;两种模型均有70%的预测结果误差在20%左右,预测结果均较优,但总体上VAR模型预测结果优于VEC模型。     

近60年来福建省降雨时空分布特征

近年来,全球气候变化使各种极端降雨事件显著增加,导致洪涝灾害频发。鉴于福建省是受洪涝、风暴潮和次生灾害影响频繁的省份之一,基于近60年来福建省18个站点的气象观测数据,运用Mann-Kendall趋势分析、Morlet小波分析等方法分析了福建省降雨时空变化特征。结果表明,福建省年降雨量总体呈不显著增加趋势,增幅达8.11mm/10a,然而暴雨雨量增幅达13.56mm/10a;雨日呈逐渐减少趋势,降雨强度却不断增大,尤其是夏季降雨强度增幅最为明显;沿海的厦门、平潭地区夏季降雨呈显著增多趋势(p<0.05),降雨由东南沿海向西北山区逐渐递增;暴雨和其他等级雨量的空间分布存在较大差异,多发生在西南和东北地区山脉东部的迎风坡。建议福建省应加强极端降水事件增多导致的洪涝灾害及其次生灾害的防范力度。     

济南市雨水径流冲刷规律的研究

通过对不同下垫面径流雨水水质的检测,分析了各种雨水水质变化规律,建立适应济南市雨水径流冲刷规律的统计模型,为径流污染的定量分析和有效控制提供了依据.     

不同土地利用格局下地表径流对降水特征的响应

基于设定的试验区和南京市一年的真实降水数据,在SWMM模型中设置传统土地利用开发建设格局S1和最优土地利用格局S2两种土地利用情景,采用SPSS软件定量分析了降水特征对地表径流的响应。结果表明,S2能有效降低地表径流量,但在降雨量、降雨强度较大时,其地表径流的消减作用会显著降低,甚至会出现增加径流量的情况,表明仅通过土地利用格局的优化尚无法应对由强降雨造成的城市内涝问题;径流特征受多个降水特征的综合影响,其中总径流差值与降雨历时、降雨量及降雨重现期三者所构成的回归方程拟合优度最高。     

丹江口水库流域降雨预报漏报风险分析

针对当前应用降雨预报信息实施水库防洪预报优化调度的可能性问题,以丹江口水库流域为例,分析了48 h降雨预报信息的可利用性,基于贝叶斯定理计算流域降雨预报漏报的风险,归纳出利用分级预报信息的防洪优化调度准则.结果表明,利用丹江口水库流域分级降雨预报信息风险小.当流域≤10 mm量级降雨预报发生漏报时,因发生设计暴雨量的风险率远小于原设计频率值,故可用于指导水库优化调度;若发布10.1～25 mm与≥25 mm量级预报信息时,因其发生设计暴雨量的风险率趋近原设计频率值,则为确保水库上下游防洪安全,水库应按设计的防洪调度规则运行.     

基于光传感器的输电线路盐密在线监测系统设计

采用Mann Kendall检验法和重标极差法（R/S）分析了泗合水流域1965~2010年全年及年内各时期的降雨量、蒸发量和径流量时间序列变化趋势及其持续性,分离和估算了气候变化和人类活动对径流的影响。结果表明,径流变化受人类活动的影响,但不足以颠覆最大月和旱季两个极端时期的降雨变化趋势。以径流系数突变年份2003年为界,显著变化期与平顺变化期相比,多年平均降雨量和蒸发量分别减少了73、34 mm,径流量却减少200 mm;并根据平顺变化期的降雨—径流相关关系,估算出显著变化期气候变化与人类活动对径流减少的贡献率分别为33.5%、66.5%。     

漓江含沙量特征及其对降雨响应的预测

为进一步了解漓江流域含沙量日变化规律及降雨对含沙量的影响,监测并分析了2013年漓江监测点日均含沙量及其中上游地区的降雨量,统计数据表明2013年丰水期漓江的日均含沙量明显高于枯水期,丰水期含沙量占全年的85.3%以上,且日均含沙量与漓江中上游地区的日均降雨量显著正相关。同时,利用2013年漓江监测点日均含沙量及其中上游地区的降雨量数据构建BP神经网络模型,对比2013年6月实测和预测含沙量结果表明,以测量当天、前一天、前两天降雨量为输入神经元进行训练而获得的预测值的平均相对误差绝对值为7.16%、合格率为90%,符合预测精度要求,说明建立的BP模型结构合理,预测效果较好。研究结果可为漓江含沙量监测预报及漓江流域生态环境治理提供技术参考。     

不同地下水位埋深下五道沟地区地表径流变化规律分析

基于五道沟实验站1991~1999年实测降水、地表径流及地下水位埋深资料,运用水文学原理及数理统计方法,选取不同降雨量和降雨类型,分析了不同量级降雨量、前期土壤干湿状态、次降雨过程砂姜黑土地表径流量及径流系数随地下水位埋深的变化规律。结果表明,对于砂姜黑土,在50mm以上日降雨过程中,存在土壤表层蓄满、深部超渗的分层产流机制;地表径流量及径流系数随地下水位埋深增加呈指数递减趋势,且随降雨量的增加地表径流系数呈上升趋势;而前期土壤干旱时间长、土壤含水率较低、地表径流系数随地下水位埋深增加而减少,且降雨集中分布比降雨分散分布的地表径流系数高。