基于决策树技术的场次洪水拦洪比推理模型研究

为缓解水资源缺乏以及发展区域经济,人们在流域内修建了大量的水利工程,改变了流域的下垫面条件,从而影响了蒸发、入渗、产流、汇流等特性,导致传统的洪水预报模型难以反映流域产汇流规律。文章文通过决策树技术,挖掘上游水库群拦蓄或泄放洪水的规律,建立场次洪水拦洪比推理模型,对洪水预报予以修正,有效提高洪水预报精度。     

基于聚合水库蓄放水模拟的洪水预报研究

大量水利工程建设很大程度上改变了流域的天然水文特性,特别是对洪水产生了更显著的影响,给流域水文预报工作带来很大的难度。本文首先基于聚合水库的思想,将众多水利工程聚合成一个水库,并根据各水利工程的基本调蓄规律制定聚合水库的蓄放水模拟图;然后将聚合水库的蓄放水模拟图与天然期洪水率定得到的TOPMODEL模型相结合,构建考虑水利工程影响的洪水预报模型;最后在丰满水库五道沟以上流域进行实例验证。结果表明,考虑水利工程影响的洪水预报方案优于原预报方案,显著提高了洪水预报合格率,并能有效克服原方案在初汛和久旱后预报产流偏大及主汛大洪水期间预报产流偏小的问题;预报洪水过程与实测洪水过程也更加吻合。对3种类型洪水过程的分析表明,聚合水库蓄放水模拟图能较好地反映水利工程在洪水过程中的蓄放规律和对洪水的综合作用。     

不同时段降雨输入对区域洪水预报精度的影响探讨

定量分析了大凌河流域3 h、6 h、9 h三个时段降雨输入对区域洪水预报精度的影响。分析表明:在同一组水文模型参数下,降雨输入时段越大,洪水预报精度越低;在不同组水文模型参数下,降雨输入时段对洪水预报精度影响程度较低。研究成果对于指制定区域洪水预报方案具有重要参考意义。     

门楼水库洪水预报及修正方法

由于流域下垫面条件、人类活动和水利工程影响,使得概念性流域水文模型更加难于全面地描述流域的产汇流特性,导致预报结果误差较大。研究以门楼水库为背景,分析流域入库洪水组成、水利工程分布、气候及下垫面等水文特点,采用大伙房模型(DHF)进行门楼水库以上流域的洪水预报方案研究,进而修正水库的入库洪水过程。研究结果表明,修正后的洪水预报结果精度比修正前有较大提高,可以为水库防洪调度决策提供依据。     

水库洪水实时优化校正预报模型的探究与应用

以经典流域水文模型——新安江模型为基础,耦合SCE-UA全局自动优化算法和AR自回归误差校正模型构建出适用于水库流域的洪水实时优化校正预报模型。根据实测的降雨径流过程对水文模型参数和流域状态变量参数进行全局优化实时校正计算,并依据预报降雨对未来一定时期内水库洪水过程进行高精度预报。选取亭下水库流域为实验对象,对亭下水库流域洪水分别进行初步预报和实时优化校正预报,两种预报结果比较分析显示,实时优化校正预报结果能更好地模拟实测洪水过程,其预报精度更高。     

数值天气预报的成功经验对洪水预报的启示

鉴于近30年来数值天气预报有了长足的进步,而在洪水预报中试图推行流域水文模型却进展缓慢这一现状,试图寻找洪水预报精度与数值天气预报精度的差距原因。通过对大气模式(型)和流域水文模型的比较,围绕预报方法及预见期、初始场和边值场、数据同化和融合等问题,论述了数值天气预报的成功经验和流域水文模型在洪水预报应用中存在的问题,期望洪水预报能从中得到启示,在不远的将来实现流域水文模型与数值天气预报的无缝衔接,以进一步提高洪水预报精度,增长洪水预报预见期。     

利用预报进行泄洪演算的探讨

一、引言在有防洪任务的综合利用水库,进行调节计算时,常遇到防洪与发电或其他水利部门间发生矛盾,特别是坝高受到地质条件、投资及施工期限等限制时,这种矛盾就显得更形尖锐,解决这种矛盾的方法之一是兴利与防洪两部分库容尽量结合使用。譬如在临近汛期末叶即行充蓄部分防洪库容来兴利;又如在掌握了洪水规律的情况下,就可在汛初开始逐步充蓄防洪库容。这在某些洪枯水期很稳定的河流上的水库如长江三峡枢纽,的确能结合得很好,基本上解决了这种矛盾,但在其支流上的情况则截然不同,洪枯水期很不固定,界限极不明显,前期洪水与后期洪水的关系找不出一定的规律,因此设计洪水的时段尽管比较短,而这个洪水却可能发生在汛初也可能发现在汛末的这样一个长时期里,所以水库往往要在这长时期里预留很大的     

水利工程影响下的洪水预报研究进展

水利工程的大规模修建严重影响了流域自然条件下的水文循环过程,大大降低了流域洪水预报精度,考虑水利工程影响的洪水预报已经成为国内外水文学领域研究的重难点问题之一。综述了国内外水利工程对洪水影响的研究,并基于影响机制,从概念性集总模型改进法、分布式水文模型法和水文学与水力学耦合法等角度分析了国内外考虑水利工程影响的洪水预报研究成果,提出了未来相关研究的建议。未来需要在不断加深对水利工程影响机理认识的基础上,加强水利工程的普查力度,分离不同水利工程的影响贡献,寻找更具普适性的研究方法。     

广西历史洪水相似性查找数据挖掘与应用

利用数据挖掘技术,依据洪水相似性度量指标,在水文数据库中进行历史洪水相似性查找,实现实时洪水过程与历史洪水过程的可视化对比分析,为实时洪水过程演化预测预报提供依据,为提高洪水预报精度和科学的实时洪水调度决策提供支撑。目前广西大部分站点为新建的中小河流报汛站,水文资料较少,预警预报方案精度低,通过历史洪水相似性查找数据挖掘应用对从理论上解决水文资料匮乏地区水文规律的探求也具有一定的价值。     

研究暴雨洪水规律提高洪水预报水平

近年来,流域下垫面发生了变化,致使产流规律也发生了根本变化.按原洪水预报方案作洪水预报时,有较大误差.建议应分析近20年来的水文资料,对原洪水预报方案进行修编,提高洪水预报成果精度.     

地形指数与流域退水特征的关系分析

地形指数可反映流域土壤蓄水能力以及产流的空间分布,是表征流域水文相似性的一个重要指标。以新安江流域的8个子流域为研究对象,利用DEM提取了各子流域的地形指数,分析了地形指数与退水特征的关系。研究发现,地形指数均值及其标准差大的流域,其调蓄作用强,洪水退水指数较小,退水速率较慢,表明流域的地势起伏相对较小则含水层发育较好。通过研究,初步揭示了流域地形指数与退水特征之间存在的联系,成果可为新安江流域无资料区水文过程预测提供依据和参考。     

基于物理成因识别的第二松花江汛期径流预报

针对第二松花江流域中长期径流预测精度较低问题,为了分析物理预报因子的作用过程以提高汛期洪水预报精度,选取太阳黑子相对数为物理影响因素,进而识别其影响时滞,以影响时滞期内的太阳黑子相对数作为径流预报因子,以汛期(6—9月份)月平均径流为预报项目,采用BP神经网络识别映射关系,采用历史资料作为训练样本,完成网络训练和检验。以第二松花江干流控制性水利工程丰满水库为例,对2017年汛期月平均径流进行预报。结果表明:丰满水库汛期月平均入库流量为1 400 m~3/s,来水频率为11%,定性预报第二松花江流域2017年为丰水年;2017年丰满水库实际来水141.00亿m~3,为多年均值的112%,为偏丰来水年份,来水定性预报正确。该方法的创新点在于:采用全局敏感性分析方法识别太阳活动的影响时滞,以确定预报因子;采用BP网络模拟预报因子与预报项目的复杂非线性相关关系,以构建预报网络。研究成果为2017年吉林省水文预报和防汛决策提供了重要支撑。     

A Flood Forecasting Model that Considers the Impact of Hydraulic Projects by the Simulations of the Aggregate reservoir’s Retaining and Discharging

The hydraulic projects, such as reservoirs, ponds, and paddy fields, have a marked influence on the generation of floods, causing a number of difficulties where hydrological forecasting is concerned. To consider the influence of the hydraulic projects in hydrological forecasting, a modified TOPMODEL is presented in the paper, based on the simulation rules of the aggregate reservoir’s retaining and discharging (ARRD). In the new purposed model, termed as ARRD-TOPMODEL, the hydraulic projects are first aggregated as an equivalent reservoir, then the simulation rules of the aggregate reservoir’s retaining and discharging are determined, finally, the simulation rules are combined with an original TOPMODEL model calibrated using the floods not influenced by the hydraulic projects for flood forecasting. The ARRD-TOPMODEL was tested on the upstream of Wudaogou station basin in Northeast China. The results show that compared to the original model, the qualified rate (i.e., the ratio of the number of floods that meet acceptable criteria and the total number of floods) of runoff forecasting was increased from 73% to 100%. The problems that the overestimation of the runoff at beginning of flood season and after a long drought, as well as that the underestimation of the large flood in middle flood season are both solved, and the flood processes predicted by the new model are more consistent with the observed ones. All of these demonstrate that the newly developed model is superior to the original one and the simulation rules of the aggregate reservoir’s retaining and discharging are capable of accurately accounting for the influence of the hydraulic projects on the floods.     

金沙江梯级水电工程施工期长期水文预报实践

为了满足大型水电工程水情保障工作需求,有必要深入探索并开展面向水电工程的长期水文气象预报服务工作.通过对金沙江流域旱涝趋势的主要影响气候因子特征和背景分析,基于金沙江流域气候特征和溪洛渡等水库建设对长期水文预报的需求,建立了一个金沙江流域汛期旱涝趋势的概念性预测模型,并结合其他数学、物理统计模型,综合应用于金沙江梯级(溪洛渡、向家坝等)水电工程汛期长期水情预报,取得了一定的应用效果.     

城市近郊蓄滞洪区非洪水期调度运行管理研究--以治理深圳河第四期工程为例

针对城市近郊蓄滞洪区的功能和运行管理特点,以治理深圳河第四期滞洪区工程为例,从滞洪区地形和区域布置合理性着手,分析滞洪区与上下游河道水力高程特点,开展了非洪水期蓄水、泄水过程模型试验研究。建立了基于理想理论的湿地水体环境水体更换周期预测模型,研究多因素条件下的滞洪区湿地水体置换周期。为保障非汛期滞洪区生态湿地景观水位和良好水质状态,根据上游河道来水条件,制定了滞洪区进水闸、泄水闸调度备用运行方案。     

基于SWAT分布式流域水文模型的下垫面变化和水利工程对径流影响分析

近年来随着人类活动的加剧,兴建了许多中、小型水利和水土保持工程,迅速改变着流域的自然面貌,因而改变了径流的原有规律。选取1960以前水利工程较少的时期作为人类活动不明显期来率定SWAT模型参数,对于1990以后人类活动稳定期的径流分别设置3个情景:应用原SWAT模型、应用只考虑下垫面变化的SWAT模型和应用考虑下垫面变化和水利工程影响的SWAT模型分别进行模拟。对于五道沟以上流域和流域内东丰、磐石、样子哨3个子流域模拟结果显示:考虑下垫面变化和水利工程影响后的径流模拟相关系数R2和纳什效率系数NSE分别从0.82、0.56提高到0.91、0.79,分别提高了11.0%和41.1%。其中模拟精度的提高量中91.3%是由于考虑水利工程作用所引起的,剩余部分是由考虑下垫面变化引起的。相比下垫面变化,水利工程运行对该流域径流变化占据主导作用。     

大名泛区洪水演进数值模拟

利用结构化网格的有限体积法,建立了二维浅水方程的高精度、低计算负荷的数值计算模型。对结构化网格的处理采用一种自适应网格加密方法,提出四叉树的网格构造,以提高网格对地形和水力变化的敏感度。推导出一种具有激波捕捉能力的二维浅水方程的守恒形式,采用单元中心式有限体积离散。方程的离散采用Godunov格式,利用近似Riemann解求解界面通量,并介绍和采用了具有二阶精度的HLLC算法。对在此基础上,建立大名泛区二维洪水演进模型,获取了不同时段的淹没范围栅格图像、不同时刻淹没水深、洪泛区的蓄水量变化过程以及泛区内点的水力要素信息,为泛区的防洪规划和实时洪水预报提供理论参考。     

2017年汉江秋季洪水特性及预报调度分析

2013年丹江口大坝加高工程完成后,遭遇连续枯水,各年度蓄水严重不足,2017年发生明显秋汛,防汛部门科学调度,取得了统筹防洪、大坝蓄水安全与监测试验等多目标共赢的成果。通过分析汉江2017年秋汛的水雨情发展、洪水地区组成、水情预报及水库调度等,解析了汉江此次秋汛过程的降雨、洪水特性,水情预报精度水平及水库调度的成效。分析表明：汉江9月上中旬降雨起筑底作用,9月23日开始的连续强降雨过程累计雨量大、覆盖面积广,直接导致汉江连续涨水过程;丹江口入库洪水最大15 d洪量接近秋季10 a一遇,丹皇区间最大7 d洪量超过秋季20 a一遇;丹江口水库实施拦洪削峰调度,削峰率均在50%以上,削减中游干流主要站洪峰水位约2 m,避免了中下游分洪民垸和杜家台分洪。     

基于数值预报模式的柘溪水库流域径流预报系统

水库的优化调度运行需要依赖预报准确率高、预见期长的径流预报结果。现有的柘溪水库流域径流预报系统由于未考虑水库流域未来时段的降水过程,径流预报的预见期和准确率无法满足汛期优化调度的要求。为此,在分析柘溪水库流域的水文和气候特征基础上,提出了数值预报模式和水文模型的耦合预报框架,设计了基于数值预报模式的柘溪水库流域径流预报系统架构,阐述了系统的主要功能与逻辑结构。通过系统的应用,可为提高汛期洪水的利用率、减少弃水、提高发电和防洪效益提供重要决策支撑。     

丰满水电站重建工程施工期洪水调度及供水保障方案研究

丰满水电站重建工程施工期仍由原丰满大坝承担挡水、泄洪任务,并兼作上游围堰。丰满水库的防洪、供水任务不能因为重建工程施工而改变,期间丰满三期水电站独立运行改造后承担发电和保下游供水任务。为了更好地解决重建工程施工期间防洪供水矛盾,在确保原工程承担的防洪、供水及发电等社会责任的同时,为重建工程提供可靠的施工条件是本洪水调度及供水调度保障方案研究的目的,其研究成果可作为重建工程施工期间水库调度运用的依据。本文结合梯级水电站特点和重建工程施工期防洪和供水任务、临时建筑物施工度汛及极端工况等约束条件,研究提出了相关方案,其研究思路综合考虑的各方面因素可供类似工程借鉴参考。