河南省山丘区小流域洪水预报系统研究及应用

采用数字高程模型、分布式水文预报模型、DEM技术、计算机仿真计算等信息技术,对河南省山丘区小流域洪水预报方法进行了分析研究。把无资料小流域单位线、无资料河段洪水演算模型参数估算方法用于洪水过程模拟,解决了山丘地区无资料小流域的洪水预报问题;采用先进的分布式交互仿真计算技术构建洪水过程计算模型,实现了连续、实时推演,通过高速、稳定的计算保证了洪水预报的时效性;以DEM数据为基础,实现了省级行政区划范围内的小流域划分、小流域单位线的确定,是大尺度数字流域构建技术的突破;系统对实时洪水预报、断面告警、预估降雨模拟、水库调度等多种应用模式进行了综合集成。实际应用结果表明,该系统在豫西山区2000年、2011年、2012年暴雨洪水灾害防御中发挥了重要作用,取得了显著的经济社会和生态效益。     

HEC-HMS模型在青山河流域洪水模拟中的应用

在中小流域山洪灾害预警中实现快速模拟洪水过程的重要性日益凸显。运用HEC-HMS模型结合GIS技术构建青山河流域分布式水文模型,以DEM数据为基础提取水系特征将小流域网格化,选用初损常损法及斯奈德单位线法计算地表径流,以非线性boussinesq法模拟基流消退过程,再以马斯京根法进行河道演算。采用5场实测洪水资料率定模型参数,13场洪水进行预报检验,结果显示验证期洪水洪峰流量误差均小于20%,峰现时差均小于3 h,确定性系数除2场小于0.7外,其余均达到0.7以上。表明HEC-HMS模型在本流域模拟中准确性高、稳定性好,满足洪水预报要求,对于探索小流域次洪模拟分析具有较大的应用价值。     

分流量区间BMA方法在小流域暴雨山洪模拟中的应用——以官山小流域为例

小流域山洪灾害具有成灾时间短、突发性强、危害性大、频次多等特点,严重威胁着区域内社会经济发展和人民群众生命财产安全。受当前山区雨洪资料少、产汇流机理不够完善所限,小流域的暴雨洪水模拟存在着可靠性差、精度低的问题。以我国中部秦巴山区山洪灾害典型流域官山小流域为研究对象,搜集了近期代表性较好的10场洪水,以TOPMODEL、TUWMODEL和新安江模型结果为基础,基于分流量区间BMA方法计算模型权重,提出适用于小流域的水文集合预报模型。结果显示,相比单一水文模型,分流量区间BMA方法模拟的洪峰流量、洪量和峰现时间指标的合格率可分别提高4.5%、39.7%和48.9%,为官山小流域洪水模拟提供了一种有效的模拟手段。研究成果对提高山区小流域洪水预报精度具有一定的理论意义和实践价值。     

小流域暴雨山洪水文模型与水动力学方法计算比较分析

针对小流域暴雨山洪精细模拟问题,提出了小流域时空变源混合产流模型,以小流域为单元构建了暴雨山洪分布式模拟模型,开发了可视化时空变源分布式水文模型软件FFMS和水动力学计算软件FHMS。以宝盖寺小流域场次暴雨洪水计算为例,分别采用水文学和水动力学方法计算了小流域暴雨山洪过程,并分析了两种方法的计算精度、效率、实用性等。案例研究结果表明:(1)水文与水动力学方法均可实现小流域暴雨山洪的模拟,模拟结果与实测基本一致;(2)对于无资料小流域暴雨洪水计算,水文学建模速度快,计算效率更高,水动力学方法建模和计算效率更低;(3)在复杂地形条件下暴雨洪水形成机理、演进过程模拟方面,水动力学计算结果更加精细和准确;在山区中小流域洪水预报预警方面,水文学方法更加实用。     

DEM在小流域洪水预报中的应用研究

以河南省1〖DK(〗∶〖DK)〗50 000的DEM数据为基础,采用分布式水文预报模型,研究了适合小流域和山丘区洪水的预报系统。介绍了研究区域DEM数据的河系提取、子流域划分和特征值提取,构建了具体的预报模型并开发了相应的预报预警软件。阐述了模型的雨量模型构建、产流、汇流和洪水演进算法,分析了无资料情况下分布式地貌单位线的生成和马斯京根模型参数的获取。结果表明,该方法可用于无资料小流域洪水分析计算和山洪预报预警。     

基于HEC-HMS的小流域洪水预报模型研究

基于小流域洪水发生规律,构建科学的小流域洪水预报模型对减少山洪灾害具有重要意义。以蛤蜊河步云山流域为研究对象,探讨了基于HEC-HMS的小流域洪水预报模型。模型的模拟结果合格率为84. 09%,达到了乙级标准,可用于小流域洪水模拟与洪水预报。     

标准化单位线在黄土林区小流域设计洪水计算中应用分析

我国小流域观测资料缺乏,设计洪水推求大多采用各地区水文手册中传统计算方法计算,设计洪水计算方法单一。以小南川为例,采用标准化单位线法对黄土林区小流域的设计洪水进行计算,通过汇水面积相关法、综合参数法、面积比拟法对成果进行验证。结果表明,单位线模拟的洪水过程出现峰值偏后、退水偏快的系统偏差,可为无资料地区设计洪水推求起借鉴作用。     

水库设计洪水学术讨论会的综合意见

1963年4月中国水利学会在武昌举行了水库设计洪水学术讨论会,会上着重讨论了设计暴雨、暴雨径流关系、单位线和等流时线、小流域设计洪水计算四方面的问题。兹将四方面的讨论意见综合如下:     

雨量输入对分布式流溪河模型中小流域预报精度的影响

中小流域由于资料欠缺、洪水汇流时间短、水量集中等特点,导致其洪水预报难度大,预报精度低。针对我国中小流域的洪水预报精度有待进一步提高的问题,为了让分布式水文模型在全国广泛投入实际应用,选取四川省达州市清溪河流域作为了研究对象。采用流溪河分布式水文模型,从降水量入手,讨论雨量数据对模型结果的影响,探讨满足预报精度所需的雨量站布设密度条件,并将得到的洪水模拟结果与传统预报模式下的洪水模拟结果进行对比分析。结果表明: 12 场洪水中,确定性系数在 80%以上的洪水有 10 场,占比 83. 33%,其中 11 场洪水的洪峰误差小于 20%,合格率为91. 67%,峰现误差合格率达到 100%。因此,流溪河分布式水文模型对于中小流域的洪水预报具有较强的适用性,模拟结果较好。中小流域不同雨量站的降水差异明显,降水总量和雨型的差异对模型输出结果影响较大,当前提高预报精度的重要措施是提高基础数据的质量。清溪河流域雨量站布设密度达到 86 km2 /站时已基本满足该流域流溪河模型预报的要求。现阶段我国许多地区雨量站布设密度已达到较高水平,采用流溪河模型等分布式水文模型进行中小流域洪水预报变为可能。     

雨量输入对分布式流溪河模型中小流域预报精度的影响

中小流域由于资料欠缺、洪水汇流时间短、水量集中等特点,导致其洪水预报难度大,预报精度低。针对我国中小流域的洪水预报精度有待进一步提高的问题,为了让分布式水文模型在全国广泛投入实际应用,选取四川省达州市清溪河流域作为了研究对象。采用流溪河分布式水文模型,从降水量入手,讨论雨量数据对模型结果的影响,探讨满足预报精度所需的雨量站布设密度条件,并将得到的洪水模拟结果与传统预报模式下的洪水模拟结果进行对比分析。结果表明:12场洪水中,确定性系数在80%以上的洪水有10场,占比83.33%,其中11场洪水的洪峰误差小于20%,合格率为91.67%,峰现误差合格率达到100%。因此,流溪河分布式水文模型对于中小流域的洪水预报具有较强的适用性,模拟结果较好。中小流域不同雨量站的降水差异明显,降水总量和雨型的差异对模型输出结果影响较大,当前提高预报精度的重要措施是提高基础数据的质量。清溪河流域雨量站布设密度达到86 km~2/站时已基本满足该流域流溪河模型预报的要求。现阶段我国许多地区雨量站布设密度已达到较高水平,采用流溪河模型等分布式水文模型进行中小流域洪水预报变为可能。