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。     

基于遗传算法的马斯京根模型参数优化

针对传统的优化马斯京根模型参数的方法计算过程繁琐、计算精度不高的问题,提出利用加速遗传算法直接优化马斯京根流量演算系数,有效解决了传统方法计算结果精度不高的问题,并在马斯京根模型参数优化求解中得以应用。结果表明,加速遗传算法较易程序化、收敛速度快,且计算精度较高,为河道洪水演算的研究提供了一种新途径。     

基于随机分形搜索算法的马斯京根模型参数优选

马斯京根模型在河道洪水演算中发挥着重要作用,该模型参数优选对提高洪水演算准确性至关重要。提出利用随机分形搜索算法(SFS)解决非线性马斯京根模型参数优选问题,同时将混沌序列替代SFS更新操作中的随机数。对算例进行洪水演算仿真分析并与多种优化算法比较,结果表明,随机分形搜索算法对非线性马斯京根法模型参数优选问题求解行之有效,且算法实施过程简便、参数解算精度高。     

金沙江下游梯级与三峡区间流量演算模型研究

针对马斯京根法区间河道流量演算的缺陷,以未来金沙江下游溪洛渡、向家坝水库与三峡水库的梯级优化运行为例,分别构建了马斯京根流量演算模型与人工神经网络流量演算模型,并对演算参数做了最优估计。检验结果表明,该方法行之有效,具有适用性。     

马斯京根型流域地貌汇流模型

根据概念性流域地貌汇流模型的一般理论,以概念性元素"马斯京根河段"模拟各级河道的汇流作用,建立了以洪水波的波速和扩散系数为参数的马斯京根型流域地貌汇流模型;给出了三级流域时段单位线的表达式,并分析了模型参数对时段单位线的影响;讨论了参数的约束条件和推求方法,并对南雁流域的雨洪资料进行了实例分析．     

和声搜索法在非线性马斯京根模型参数率定中的应用

将一种新发展起来的启发式算法--和声搜索法与水量平衡方程及非线性槽蓄方程推导所得的演算公式相结合,用于非线性马斯京根模型参数率定和流量演算.经实例验证和对比表明,以SSQ为目标函数时和声搜索法模拟结果比试错法、遗传算法等优越,为准确估计非线性马斯京根模型参数提供了新方法,推导的演算公式代替了计算河道出流常用算法,提高了模拟精度.     

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。     

马斯京根系列方法在金沙江“11.03”白格堰塞湖溃决洪水演进中的应用

针对金沙江“11.03”白格堰塞湖溃决洪水问题,采用DB-IWHR溃坝洪水分析模型预测了金沙江“11.03”白格堰塞湖的溃决洪水过程。在此基础上,分别采用分段马斯京根法、分层马斯京根法、非线性马斯京根法演算了白格堰塞湖至巴塘、奔子栏、石鼓及梨园断面的洪水过程,并结合以上断面实测洪水过程进行了精度评价。结果表明,三种方法均可较好地模拟洪水演进过程。分层马斯京根法相比分段马斯京根方法,预测结果在峰现时差及洪峰相对误差指标上相对较优。非线性马斯京根法的预测成果在峰现时差上最为精准,但在各断面实测洪峰预测上偏大较多。研究成果可为今后时效要求较高的堰塞湖溃决洪水演进计算提供理论及技术参考。     

黄河内蒙段干流流量演进模型

为探究黄河内蒙段干流的流量演进过程,基于该河段干流各水文站1987~2011年实测逐日流量资料,依据水量平衡原理,利用灰色关联分析法推求流量传播时间,并采用马斯京根新建模法模拟黄河内蒙段干流的流量演进,分别建立了该河段畅流期不同流量级别和不同时段的流量演算模型,分析预报了该河段畅流期的流量过程。结果表明,不同模型模拟的流量过程与实测系列均吻合,模拟结果的预报精度均达到了预报精度要求,且根据不同流量级别建立的模型精度更高,更易于实际应用操作。     

北京市漫水河流域山区洪水模拟研究

北京市山丘地区洪水具有汇流快、历时短、破坏强的特点,多发于夏秋季汛期,损失惨重。为此需建立水文预报系统,采用分布式水文模型(EasyDHM)和马斯京根汇流模型演算方法分别进行产、汇流计算,模拟再现漫水河站近几十年内发生的洪水事件。结果发现,率定期参数敏感性分析和优化之后的模型模拟精度有明显提高;验证期模拟洪水发生年份距离模型率定年份越近模拟效果越好,且模拟洪水的洪量模拟效果优于洪峰模拟。     

河道洪水演算方法之间参数关系的研究

本文根据累积量定理推导了马斯京根法与扩散模拟法、加里宁一米留柯夫法与扩散模拟法之间参数关系的表达式,并与参数关系的水动力学推导作了比较,结果表明两者完全一样,本文还给出了滞时演进法与扩散模拟法之间参数的关系、河道洪水演算方法之间参数关系的研究,对概念性流域地貌汇流模型的建立具有一定的理论价值,而且对于认识汇流参数的推移和坦化作用以及汇流模型之间的比较均具有一定的实用价值.     

基于GLUE方法的分布式水文模型BTOPMC参数不确定性分析

为了解分布式水文物理模型BTOPMC参数不确定性对模拟精度和预测结果的影响程度,以湄公河为例,采用GLUE方法对BTOPMC参数的不确定性进行了研究。在选定参数的先验分布为均匀分布的基础上,选择用累计似然分布的5%和95%的评价作为预测不确定性的界限,得到90%置信区间的降雨径流(洪水)过程线。结果表明,大部分时段实测洪水流量都落在了90%置信区间之内,说明采用GLUE方法对BTOPMC模型的参数进行不确定性分析是可行的。     

流域梯级水库防洪优化调度数学模型及PSODP解法

根据最大削峰准则,建立流域梯级水库防洪优化调度数学模型,采用马斯京根方程模拟梯级水库间洪水流动。引入粒子群优化(PSO)与死亡罚函数相结合的混合算法PSODP求解模型。实例计算表明,模型不仅有效地减小了整个流域梯级水库的洪灾损失风险,而且提高了流域梯级水电站的经济效益,同时验证了PSODP算法是可行、有效的,是求解此类问题的一种新的高效计算方法。     

基于马斯京根法推求入库洪水计算方法的改进

为解决采用马斯京根法计算入库洪水产生的不合理现象,根据入库洪水的基本概念探讨了入库洪水与坝址洪水的关系,基于马斯京根法分析了反推入库洪水过程产生的不合理现象,提出采用区间半分法进行迭代计算,并对初始流量的假定进行了分析,较为客观地还原了入库洪水过程、加快了迭代收敛速度、提高了计算精度。通过编制计算机程序,结合柘林水库实测坝址资料,对该方法进行了验证,实例表明该方法可应用于入库洪水计算。     

基于集合Kalman滤波的河道洪水预报研究

为提高河道洪水预报精度,研究了集合Kalman滤波法与最小二乘法对马斯京根模型参数率定的河道洪水预报技术,并以长水-白马寺实测洪水为例进行了对比检验,探讨了集合Kalman滤波法的多时段预报洪水过程及其特点.检验结果表明,应用集合Kalman滤波技术优于最小二乘法的预报效果,可有效提高河道洪水预报的精度并能适度延长预报时段.     

变指数非线性马斯京根模型及其参数率定方法

为更好地反映河道洪水的实际槽蓄关系,以非线性马斯京根模型(NMM)为基础,采用对数型公式来定量计算NMM的非线性指数,提出了变指数非线性马斯京根模型(VEP-NMM),并采用免疫灰狼优化算法(IGWO)进行参数优化率定,IGWO针对灰狼优化算法(GWO)易早熟收敛的问题,引入免疫克隆选择操作来保证种群多样性和提高搜索能力。将基于IGWO的VEP-NMM应用于河段洪水演进模拟中的结果表明,该方法合理可行,模拟精度更高。