基于水库调洪演算模型的朱芦沉陷区蓄滞洪预测模型初探

利用地理信息遥感技术,模拟1987-2013年间朱芦沉陷区的蓄滞空间历史演变过程。基于水库调洪演算模型,尝试建立采煤沉陷区蓄滞洪预测模型,通过预测模型模拟沉陷区在未来不同沉陷情景下对不同频率洪水过程的调蓄效果,并将蓄洪削峰量程序化展现。结果显示:朱芦采煤沉陷区在2015、2020、2030三种沉陷情景下对5、10、20、50年一遇的洪水洪峰的削减量从0.7%到41.4%不等。结果可为科学制定采煤沉陷区调洪蓄洪政策方案以及水资源的综合利用及管理提供一定参考。     

基于SWAT模型对洙赵新河流域径流的模拟研究

洙赵新河是南四湖流域重要的入湖河流,研究该流域的径流对南四湖湖西平原区具有重要意义。选用SWAT分布式水文模型,通过SWAT-CUP程序的Sufi-2算法进行参数率定、敏感性分析与不确定性分析,模拟了洙赵新河流域2008-2014年的月径流过程。结果表明:月径流在校准期和验证期的相关系数R2和NS效率系数均大于0. 85,表明SWAT模型在洙赵新河流域适用性较好;根据敏感性分析结果发现水文相关参数与径流有不同程度的相关性,其中植被蒸腾补偿系数、河岸调蓄的基流α因子、浅层地下水径流系数等13个参数最为敏感;在气象站点密度较小的地区,引入CMADS气象数据集作为流域水文模型的驱动数据集,取得了理想的效果。     

基于相空间重构的大坝服役性态小波支持向量机预测模型

通过支持向量机与相空间重构、小波分析、粒子群算法等的组合应用,充分考虑大坝原型监测数据特征,开展了大坝变形性态预测模型研究。为提升模型的抗噪能性,首先利用小波分析工具对监测数据序列进行时频分解,对分解所得的高频子序列实施阈值去噪处理;进而在借助混沌相空间重构技术,计算各子序列延迟时间与嵌入维数的基础上,重构各子序列的相空间。依据去噪和重构后的变形子序列,建立大坝变形性态支持向量机预测模型。考虑到支持向量机惩罚因子与核函数参数对模型预测精度影响显著的特点,引入粒子群算法,并通过支持向量机的参数寻优,进一步提高了模型的预测精度。工程实例分析表明,相空间重构的大坝变形性态小波支持向量机预测模型具有较强的抗噪和泛化能力,且能够更好地辨识蕴含于大坝原型监测数据中的时频非线性特征,更利于大坝变形性态的精准预测。     

玉符河流域分布式洪水预报模型及应用

玉符河是济南西南部防洪安全的主要威胁,高精度洪水预报是科学调度防洪工程、降低防洪风险的基础。在分析暴雨洪水特征的基础上,识别了流域主要产汇流机制,结合地形、土壤、植被、水库/塘坝分布等下垫面信息,建立了玉符河流域分布式洪水预报模型;选用卧虎山水库2010-2013年4场典型洪水过程率定了模型参数,检验了模型精度;选择典型洪水过程,通过连续模拟结合滚动修正,预估了暴雨过程的流域初始条件,应用区域降水预报数据驱动模型预报流域洪水过程,结果表明模型在72 h预见期内具有较高精度,能够为水库防洪调度提供支撑。     

淮河上游流域土地利用变化对次暴雨产沙影响研究

土地利用变化既改变水文循环过程也改变产沙过程。本文以淮河上游大坡岭以上流域为研究区,基于1990s和2000s的土地利用资料和两个年代各10场暴雨对应的水文与气象资料,以0.5 h为时间步长,应用改进的水沙模型模拟流域暴雨产沙,分析土地利用变化对次暴雨-泥沙负荷关系的影响;基于两个年代获得的模型参数,模拟1990s十场暴雨的产沙过程,分析相同暴雨条件下土地利用模式变化对产沙的影响。结果表明:模拟结果满足精度要求;土地利用变化改变了降雨-泥沙负荷关系,1990s到2000s的土地利用变化减轻了流域水土流失,导致次暴雨产沙量、沙峰及侵蚀模数均减少。研究成果可为淮河流域水土治理提供科学依据,丰富并创新湿润半湿润地区水土流失模拟理论与方法。     

基于AHP和GRA的江阴市节水型社会建设综合评价

从节水效率、节水管理、节水保障、创新性工作4个方面,建立了江阴市节水型社会评价指标体系,并对其节水型社会建设进行了阶段划分。运用层次分析法确定评价指标权重,结合灰色关联分析法建立了江阴市节水型社会建设综合评价模型。结果表明:江阴市节水型社会建设总体已处于优秀阶段,其中工业用水重复利用率、水平衡测试率、节水型载体覆盖率、地表水功能区水质达标率、地下水管理水平处于良好阶段,城市供水管网漏损率和用水定额达标率仍处于中等水平,城市再生水回用率还只是初级阶段。研究结果可以科学反映江阴市节水型社会建设水平,并指导节水型社会建设工作的进一步实施,同时对其他城市建设节水型社会也具有一定的借鉴意义。     

淮河流域蒸散发能力估算研究

蒸散发能力是水文模型的重要输入项,合理估算流域蒸散发能力直接影响流域产流量的计算精度。选取淮河息县以上流域为研究区,构建考虑土壤蒸发和植物散发的分布式双源蒸散发能力计算模型,并将能逐日动态模拟叶面积指数的植物生长模型与其集成,以日为时间尺度,基于流域土地利用、气象和植物生长资料,计算了2000-2008年研究区每个1 km×1 km栅格的蒸散发能力,并将蒸发皿所在网格的蒸散发能力计算值与蒸发皿观测得到的水面蒸发值进行了相关性分析。结果表明:模型计算的蒸散发能力能较好地反映流域实际蒸散发能力,可以为分布式水文模型提供蒸散发能力输入资料。研究成果为淮河流域蒸散发能力的计算提供了新的途径,对其它流域蒸散发能力的计算也具有参考价值。     

基于人工蜂群算法与Elman神经网络的大坝变形监控模型

针对Elman神经网络收敛速度慢、容易陷入局部极小等问题,建立了人工蜂群算法(ABC)与Elman神经网络组合的大坝变形监控模型。应用于某混凝土重力坝的结果表明,单纯Elman神经网络建模方法预测的相对误差和标准差分别为3.50%和0.131,ABC-Elman(人工蜂群算法与Elman神经网络)模型预测的相对误差和标准差分别为1.98%和0.063。从各影响因子对大坝变形的贡献上看,水压分量占27.9%,温度分量占62.3%,时效分量占9.8%。ABC-Elman模型在建模效率、预测精度等方面均有一定的优势,较适合于大坝变形的建模分析,并可推广于大坝渗流、应力等监控模型中。     

洪水前后新安江源区河流氮素时空分布对比研究

针对源区河流氮素时空分布规律,选择位于安徽省休宁县境内上溪口地区新安江源头段作为试验研究对象,通过野外采样、水质监测和统计分析方法,研究试验区域洪水前后各项监测指标的时空分布特征及其影响因素,揭示洪水对新安江源区河流氮素的影响。结果表明：流域水体总氮浓度沿水流路径逐渐增加;洪水后总氮、氨氮和硝氮浓度比洪水前均有所增大,洪水期雨水对流域的氮素进行了“冲刷”;相关性分析表明洪水前硝氮和总氮受植被影响较大,洪水后硝氮与汇水面积相关,总氮浓度受高程、坡度和地质等因素影响;所构建的预测模型能够较好地预测洪水前硝氮和总氮以及洪水后氨氮和硝氮的分布。     

基于数字地形信息的拉萨河流域河宽预测模型研究

河道宽度是重要的水文特征,对水文计算具有重要意义。以拉萨河流域为研究区,依据Google Earth影像,测量了1 000个河段的河宽,计算了相应测段的集水面积、局部坡度、坡度原点矩、河道曲率4项地形要素。使用其中800个河段的数据判别河宽与各地形要素的相关关系,选取与河宽相关性最好的集水面积和坡度原点矩两要素,构建了集水面积模型、坡度原点矩模型及4种河宽因子模型,使用另外200个河段的数据进行模型验证。结果表明：在集水面积小于2 100 km²的拉萨河上游河段,基于集水面积和坡度原点矩的河宽因子模型效果最优,在集水面积大于2 100 km²的拉萨河下游河段,基于集水面积的模型效果最优。因此,预测拉萨河流域河宽时应以2 100 km²集水面积为阈值,在上游使用河宽因子模型,在下游使用集水面积模型,采用该方法预测的上、下游河宽误差均小于20%。