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。     

HSPF模型在渌水流域洪水预报中的应用

近年来,流域暴雨洪水灾害事件频发,准确、可靠的洪水预报是有效预防和抵御山洪灾害的重要措施。以渌水流域为研究区域,构建HSPF半分布式模型,选取流域2013～2020年洪水资料中代表性较好的场次洪水完成模型参数的率定和验证,并采用确定性系数、相对误差等指标进行洪水模拟精度评价。结果表明,该模型在渌水流域场次洪水模拟中表现良好,15场洪水模拟的峰现时间、洪峰流量合格率分别为100.0%、80.0%,洪量及径流深的模拟合格率均为93.3%,确定性系数均值为0.80,总体预报精度达到乙级,说明构建的HSPF洪水预报模型在渌水流域具有较好的适用性,可为该地区的洪水预报提供依据。     

小花间洪水预报模型和经验方法在陆浑水库入库径流过程中的应用对比

为准确预测即将发生的洪水过程,最大限度地减少灾害损失,采用小花间洪水预报模型和经验方法分别对伊河流域的陆浑水库入库径流过程进行了模拟,并将模拟结果与实测流量过程进行了对比分析。结果表明,两种方法模拟结果精度相差不大,均能满足预报精度要求,但小花间洪水预报模型模拟结果整体效果较好,尤其是洪水过程与实测过程比较吻合;经验方法模拟结果稍差,但误差在可接受范围内。两种方法均具有一定实用性,建议两种方法联合运用,将小花间洪水预报模型的洪水预报结果作为指导水库防洪调度的主要依据,经验方法的预报结果作为参考。     

新安江模型在富水水库流域洪水预报中的应用

基于富水水库流域特性,采用新安江三水源模型建立了富水水库流域洪水预报模型和方案,论证了产流方式,分析了水库流域洪水预报特殊性,并率定了模型参数.实例结果表明,该模型预报效果较好、精度高、合理可行,可供借鉴.     

新安江模型在浙江白水坑水库的适用性研究

为探究新安江模型在白水坑水库的适用性,选用白水坑水库区域的日模型和次洪模型资料对模型参数进行率定,并用率定好的参数对模型模拟结果进行检验和误差分析。结果表明,新安江模型在白水坑水库的模拟精度较高,在白水坑水库流域适用性很好,可为新安江模型在白水坑水库地区的洪水预报应用提供依据。     

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BP神经网络的大伙房水库洪水预报

鉴于大伙房水库洪水预报模型为集总式模型,其参数不仅需要优选法选定或人工试错法确定,还需要实时校正,因此根据大伙房流域特点提出了一种半分布式BP神经网络洪水预报模型,实现了模型中参数的自动率定,且由于其半分布式的特点还规避了原集总式模型的部分劣势。即采用DEM和ArcGIS根据水文站及自然流域分水线划分流域,创建BP神经网络,然后应用于各子流域断面及入库断面,预报其流量值,并在每个网络中均运用逐步回归分析法对输入层数据进行筛选,以得到影响最显著因子。将所建模型应用于大伙房水库,预报精度较好,可用于大伙房水库的正式预报。     

基于VIC模型和地貌单位线的中小水库入库预报研究

为解决中小水库入库预报问题,基于VIC模型产流原理和地貌单位线汇流方法,构建了中小水库入库预报模型。其中,VIC模型产流参数基于流域气候、地形地貌、土壤等数据以及VIC模型水文参数全国网格化公式确定;地貌单位线汇流参数基于高分辨率数字高程模型提取的数字化水系获取。实例应用表明,所提出的方法适用于中小水库入库预报,预报的流量过程和入库水量均具有较高的精度;预报误差主要源于网格参数的移用、地貌单位线流速的确定、雨量站代表性的不足。     

无调控小水库群对寿昌江流域洪水预报的影响

为研究小型水库群对流域洪水过程的影响程度,在三水源新安江模型的基础上,引入自溢式虚拟水库对产汇流环节进行改进,构建了受无调控小水库群影响的流域洪水预报模型。将改进的新安江模型应用于流域模拟中,对比分析改进、无改进新安江模型模拟结果表明,改进的新安江模型对于寿昌江流域具有良好的适应性,并能显著提高洪水模拟精度。研究成果可为无调控小水库群影响的流域洪水预报提供参考。     

改进的TOMODEL模型在门楼水库洪水预报中的应用

烟台市门楼水库流域内大量中小型水库改变了流域原始的产汇流机制,增加了水文预报的难度。对此,在改进的TOMODEL流域模型的基础上,结合流域前期降雨、蒸发及小水库群空间分布、兴利库容、集水面积等资料,考虑小型水库对流域产汇流的影响,拟定洪水预报方案。应用结果表明,小水库群对门楼水库流域径流的拦蓄作用明显;改进后的TOMODEL模型有效提高了门楼水库洪水预报精度,为该水库的防洪调度提供了依据和技术支撑。     

HEC-HMS模型和TOPMODEL模型在东庄流域山洪预报的应用研究

水文模型是山洪预报的理论依据,不同模型间的结构、适用性、精度均不同。为探究HEC-HMS模型和TOPMODEL模型的特性及其模拟效果的差异,选取东庄流域10场代表性洪水,以峰现时间误差、径流深误差、时间误差和确定性系数为检验指标,进行场次洪水模拟。结果表明,两模型的预报方案在东庄流域模拟中各评定指标均达标,率定期均为甲等精度,验证期均为丙等精度。HEC-HMS模型和TOPMODEL模型对蒸散发的差异性参考,使得在半干旱区HEC-HMS模型的适用性更好。研究成果对于HEC-HMS模型和TOPMODEL模型在该区域的应用及防灾减灾有重要意义。     

BFS在洪水预报中的应用研究

采用贝叶斯预报系统(BFS)水文不确定性处理器(HUP)对水文预报不确定性进行分析,实现概率洪水预报。以新安江流域水文模型为洪水预报模型提供流量初始预报系列,通过亚高斯模型对流量初始预报系列及实测系列分别进行正态分位数变换,由贝叶斯公式得到预报变量的后验概率分布并进行洪水过程的概率预报,采用分布点估值定值预报,并可通过构造置信区间对点估值预报的不确定性进行评估。以南一水库流域为例,将BFS后验概率分布均值与新安江模型预报进行对比,结果表明BFS可提高预报精度。     

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。     

基于集合卡尔曼滤波的实时校正技术在流域洪水预报中的应用

为提高金华江流域实时洪水预报精度，建立了耦合MIKE 11 NAM与MIKE 11 HD的流域洪水预报模型和基于集合卡尔曼滤波的实时校正模型，实现了金华江流域洪水预报实时校正。流域洪水预报模型对流域内主要站点的模拟效果较好，洪水流量和洪水水位模拟精度较高；实时校正模型在预见期10 h以内，校正效果随预见期增加而降低，在预见期前期可有效降低预报误差。整体上，建立的流域洪水预报模型和基于集合卡尔曼滤波的实时校正模型能够满足金华江流域洪水预报应用要求。     

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。     

基于短期定量降水预报的隔河岩洪水预报研究

统计分析了清江流域短期定量降水预报不同降水等级下的确率、漏报率和空报率,应用最近邻抽样回归模型对逐日降水预报资料行时段分配,将得到的逐时段降水预报资料与所建清江隔河岩水库洪水预报方案相耦合,发布考虑预见期降水的洪水预报。结果表明,考虑预见期降水可显著提高隔河岩水库的洪水预报精度。     

煤矿采空区特殊下垫面水文模型研究

煤矿采空区的形成改变了传统的水文过程,对洪峰和洪量具有明显的削减作用。以汾河水库控制流域为例,引入裂隙渗漏系数G和渗漏系数k分别表示采空区裂隙位于坡面与河道对产汇流过程的影响,构建了采空区特殊下垫面条件下的水文模型,选取1970～2015年间汾河水库控制流域内采空区先后出现的16场次洪水,对比分析了两种方案的水文模拟精度。结果表明,传统的水文模型在采空区出现前模拟效果较好,7场次洪水模拟合格率为71.43%,而在采空区出现后9场次洪水合格率仅为22.22%,流域中部煤矿采空区对暴雨中心位于中心区域的降雨引起的洪水过程产生较大的影响;对采空区出现后的暴雨中心在采空区附近的7场次洪水采用采空区特殊下垫面条件下的水文模型进行模拟,7场次洪水合格率为71.43%,精度得到了显著提升。     

白马关流域洪水模拟及参数优化研究

为提高山区洪水的模拟精度,以北京市密云区白马关流域为例,采用分布式水文水动力模型(HH模型)模拟2017～2022年降雨—径流过程,选取6场典型场次洪水,利用ε-NSGAⅡ多目标优化算法对HH模型的关键参数进行优化。结果表明,率定场次洪水的纳什系数介于0.89～0.96之间,洪峰流量误差达20%以内,洪量误差达15%以内,峰现时差在1 h以内;验证场次洪水的纳什系数介于0.81～0.92之间,洪峰流量误差达20%以内,洪量误差达10%以内,峰现时差在1 h以内,HH模型参数优化后对白马关流域场次洪水的模拟效果较好。最后提出了适用于白马关流域洪水模拟的关键参数阈值范围,为当地山区水文模拟参数优化提供了科学的理论依据。     

龙角山水库入库洪水实用预报方法对比研究

为提高流域洪水预报精度,以山东半岛龙角山水库为例,利用25场洪水资料,选择降雨径流经验相关法和新安江模型对比分析二者的预报精度。结果表明,降雨径流经验相关法在率定期和验证期的地面径流深预报合格率分别为94.1%、87.5%,精度为甲等级别;新安江模型洪峰、峰现时间和径流深三个预报项目平均合格率在率定期、验证期分别为84.3%、83.3%,精度为乙等级别。与新安江模型相比,降雨径流经验相关法能够对洪量做出更为准确的预报,而新安江模型尽管总体预报精度偏低,但其还能对洪峰和峰现时间做出预报。在实际洪水预报作业中,可采用两种预报方法相结合的方式,取长补短,对各种水文预报要素做出更加准确的预报,从而为水库调度决策提供更有利的技术支撑。     

基于改进Gibbs抽样的入库径流过程预报误差模拟

为更好地模拟入库径流过程预报误差系列,从而为水库优化调度提供更准确的输入条件,针对应用不同预见期的入库径流预报误差系列在拟合多元联合分布函数上的困难,将其视为随机过程的多个相互关联的时段变量,基于Gibbs抽样方法在多变量联合模拟上的优势,应用数据挖掘技术改进其满条件概率的前提条件,提出了基于改进Gibbs抽样的入库径流过程预报误差模拟方法。以雅砻江锦屏一级水库入库径流过程预报误差模拟为例,应用结果表明,相对于目前已有的多元联合分布函数拟合的模拟方法,改进Gibbs抽样对多个变量之间的相关关系的模拟更加准确,且生成相同数量的预报误差样本所需时间仅为目前已有方法的1/3,模拟效果和计算效率有较大提高,为入库径流过程预报误差模拟提供了一种更快速有效的方法。