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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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.     

洪水预报误差在河道演算中的传递分析

考虑入流过程洪水预报误差的随机性,基于Nash汇流理论建立了河道洪水演算的随机模型,在预报误差近似独立且服从正态分布时,推导了出流过程的计算公式和方差函数,定义了洪水预报误差随机性的传递函数,分析了洪水预报误差的随机性在河道洪水演算过程中的传递特征。实例应用结果表明,上游入流的洪水预报误差经过河槽调蓄或经由Nash汇流模型演算后,其不确定性会大为降低。同时,根据建立的河道洪水演算随机模型,还可以确定出流过程的置信区间,从而为估计河道防洪控制断面可能出现的风险提供理论依据。     

基于MIKE21 FM的洪水到达时间提取方法及应用

基于洪水风险图的制作要求及MIKE21FM非结构化网格模型的特点,针对洪水演进数值模型无法直接输出洪水前锋到达时间、传统手动圈定方法低效费时的问题,基于Matlab及DHI Matlab Toolbox,以MIKE21FM输出的平面二维流场信息为输入条件,提出一种高效的洪水前锋到达时间自动提取的计算方法,并以滦河右堤防洪保护区洪水风险图编制为例对该方法进行验证。结果表明,与手动圈定方法相比,该方法能更加准确、便捷地获取洪水到达时间,尤其在多方案的复杂工况下优势更加明显。     

基于动态水位流量关系的水动力洪水预报模型研究

鉴于下边界条件对水动力洪水预报模型精度的影响,采用提高下边界条件的质量来提高洪水预报精度,在考虑中下游地区洪水易受变动回水顶托影响的基础上,提出了动态处理水位流量关系下边界的方法,即利用最新信息,并采用分段线性拟合的方法动态拟合新的水位流量关系作为下一时刻的边界条件进行洪水预报,使模型边界具有一定的实时修正功能。在资水流域水动力洪水预报模型中的应用表明,该方法预报精度较高。     

基于数值解析法的水库动库容调洪计算

针对传统调洪演算方法的不足,以某水库为研究对象,采用数值解析法进行调洪演算,对比考虑和不考虑动库容影响的计算结果,以及对比考虑动库容影响下分段推算和不分段推算的计算结果,验证了数值解析法的有效性和精确性。研究成果可为类似工程提供参考。     

基于降水-流量关联与水力模型的暴雨洪涝灾害预警

为提高暴雨洪涝灾害预警工作的普适性与时效性,收集松花江流域2011～2015年逐日降水、流量和水位数据,结合前期影响雨量,构建了研究流域三种降雨情景下的降水-流量关系模型;并基于水动力演进法,得到流量-水位关系模型。在此基础上,分析松花江流域暴雨洪涝灾害危险性的空间变化,并结合影像实例对所提方法进行验证。结果表明,松花江流域降水-流量的平均相关系数为0.72,流量-水位关系模型的平均绝对误差为0.78m,模拟效果总体良好;随重现期的变化,河道危险等级有低等级向高等级转变趋势,河道断面评估预警的准确性为71.15%。研究实现了对暴雨洪涝灾害的危险程度的量化分析和快速预警评估。     

感潮河段洪潮补偿调度模型及应用

滨海流域进行实时预报调度时,通常建立将水库调度模型与下游感潮河段水位演算模型相结合的综合调度系统,以福建省山仔水库为例,利用主要控制断面的安全水位作为控制条件决定水库的放水过程。由于感潮河段受上游出库洪水与下游潮位的双重影响,河道水位出现复杂的周期性变化,采用以洪潮分离为出发点的双向波演算法构建感潮河段的水位演算模型,并结合感潮河段的水位变化趋势,考虑水库洪峰来临及下游河段相应时期高低潮位过程,动态调整水库下泄量,以提高下游河道的防洪标准。     

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。     

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。     

一维—二维耦合的水库下游地区洪水演进数学模型及应用

针对水库下游地区河道洪水与漫堤洪水模拟需求,建立了一维—二维耦合的洪水演进数学模型。一维模型采用Pressimann格式离散求解,二维模型采用能够适应复杂几何形状和多种流态的Osher格式求解,一维—二维连接处采用堰流公式实现水流交互。应用该模型模拟白溪流域2015年"苏迪罗"台风实际洪水,可得到洪水在计算区域的演进过程和淹没情况。对比模拟结果与实际情况可知,该模型计算合理、准确,计算结果可为防汛部门防洪预案制定、防汛调度决策提供技术支撑。