考虑大孔隙下渗的HBV模型及其在山洪预报中的应用

小流域山洪预报一直是水文学研究的热点和难点问题之一。考虑到土壤大孔隙在径流形成过程中的重要作用,采用变动面积法为HBV模型增添大孔隙模块,并以黄泥庄小流域为研究区,使用改进后的HBV模型模拟分析了2010-2015年间6次洪水事件。结果表明:改进后的HBV模型在黄泥庄流域洪水模拟中模拟效果较好,预报精度均在乙级以上,可用于模拟类似小流域短历时高强度的洪水,从而为淮河流域上游山区的防汛决策提供重要参考。     

跨行政区河流水环境生态补偿方法研究

现行的水环境区域补偿方案存在补偿要素和范围不全面、补偿标准制定不合理及不到位、滞后于经济社会和生态环境的动态变化等不足。针对以上问题,以江苏省常熟市为研究对象,对现行的水环境区域补偿办法进行改进,结合区域经济发展与水环境管理要求,以行政区划为基本单元,根据断面水质浓度、区域用水与排污量等考核指标,提出了综合跨界断面水质类别、过量用水与超标排污等多要素的动态化阶梯水环境生态补偿测算方法。上述方法适用于跨区域之间及区域内,旨在解决现行补偿方案中存在的问题,使补偿标准更为科学合理,从而提升水环境治理水平和效果,促进水生态环境可持续发展。     

隔板型式对竖缝式鱼道水力特性的影响研究

通过改变隔板中竖缝的位置和数量,构造四种不同型式的竖缝式鱼道,利用计算流体动力学分析工具,获得了不同工况下四种鱼道模型的三维流场。研究表明:同一鱼道型式、同一底坡,其主流曲线形式(池室内水流形态)与流量变化无关。研究结果可为鱼道设计提供参考。     

依据主成分和协整性的大坝变形奇异诊断

针对常规方法对大坝变形原位监测数据中奇异成分的诊断效率较低问题,综合应用主成分分析（principal component analysis,简称PCA）和协整分析（co-integration analysis,简称CA）,提出一种新方法。首先,基于PCA,构建平方预测误差（squared prediction error,简称SPE）统计量,结合假设检验,提出奇异成分辨识准则;其次,依据CA,运用拓展的迪基?福勒（augmented Dickey?Fuller,简称ADF）检验和逐步回归法,建立奇异成分似然估计模型;最后,通过工程实例分析,检验方法的有效性。结果表明：PCA、拉依达、狄克松和t准则分别可辨识出相对误差为3.81%,7.61%,7.61%和5.08%的孤立型奇异;CA模型对斑点型奇异的估计精度最高,其次是统计模型,自回归模型最差,复相关系数分别为0.994 5,0.871 5和0.743 2。与常规方法相比,PCA-CA方法性能有较大提升,可为大坝变形奇异诊断提供有效的途径。     

城市湖泊生态修复的水质响应研究

生态修复对遏制城市湖泊生态系统的退化意义重大,寻找一种有效且简单的生态修复效果预测方法有利于进一步推动湖泊修复研究的发展。利用综合污染指数法、基于专家调查法的湖泊污染物浓度确定方法及水质提升贡献度分析了生态修复的水质响应,并采用基于污染负荷平衡的水质模型预测了生态修复措施作用下的潜龙渠水质。结果表明:4种污染物浓度均有下降,潜龙渠水质提升显著,但各污染物对不同修复措施的响应程度不同,COD的浓度控制需要污染源控制与修复净化的共同支撑,TN对各项措施的敏感性接近,TP、NH_3—N分别对污染源控制、生态补水敏感性最高。情景预测表明,依据水质响应关系制定的生态修复方案,能够稳定保持潜龙渠的生态修复效果。     

基于Copula函数的锦河与连锦河洪水遭遇分析

以实测洪峰流量估算Copula函数参数,建立联合概率分布模型计算连锦河和锦河洪水遭遇的概率。首先,建立4种最常见的Copula函数,并用Q-Q图及优度评价准则评价拟合效果,选择效果最佳的Frank函数进行洪水遭遇分析。结果表明,锦河与连锦河同时发生同一量级的洪水概率很小,锦河与连锦河同时发生20年一遇洪水的概率不大于0.61%,锦河10年一遇的大洪水遭遇连锦河20年一遇的洪水的概率高达23.01%。最后运用MIKE11模型计算该工况下锦河与连锦河的洪水水面线,其洪水遭遇概率的研究与水面线的计算成果对该市防洪工程具有重大意义。     

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。