基于SCE-UA算法新安江模型在沣河流域的应用

为了探索人工试错法和基于SCE-UA算法的自动优选法这两种方法在混合产流地区的拟合效果,选取新安江模型对半湿润半干旱地区陕西沣河流域进行参数优化。探讨基于SCE-UA算法的新安江模型在沣河流域的适用性,重点分析了参数的变化情况,发现两种方法模拟的次洪参数SM、CS变化较大。研究结果表明:基于SCEUA算法的新安江模型在沣河流域适用性较好,相对人工试错法参数取值更加合理,提高了优化速度与模拟精度,具有简便、高效的特点。     

基于k-最近邻筛选的BMA集合预报模型研究

针对冗余训练样本会降低BMA参数求解效率与精度问题,本文提出在BMA运算之前采用k-最近邻(k-nearest neighbor)算法筛选有价值训练样本,并用于BMA参数求解的改进模型。模拟试验在淮河王家坝站进行,分别以k-最近邻筛选、不筛选两种方案为BMA提供训练样本,统计分析两种方案中王家坝站流量模拟结果,评价BMA改进法的性能。模拟结果显示,采用k-最近邻样本筛选方法后,BMA模型对洪水过程以及洪峰的预报精度提升明显;概率预报结果的离散程度降低的同时,可靠性程度获得提升。k-最近邻样本筛选方法的引入,能够有效去除BMA模型训练样本中的冗余数据,以少量的样本获得更可靠的模型参数,改善集合预报性能。     

数据驱动模型与概念性模型的应用对比

BP神经网络与K-最近邻(KNN)算法相耦合所建立的BK(BP-KNN)模型是一种数据驱动模型,它克服了传统的BP神经网络模型必需前期实测流量、泛化能力不强的缺点。IHACRES模型是一种结构简单、应用广泛的以单位线为基础的集总式概念性模型。选择板桥、马渡王两个流域分别运用BK模型、IHACRES模型和新安江模型进行径流模拟。模拟结果表明,BK模型的模拟效果最好,IHACRES模型次之;说明数据驱动模型在水文模拟中有着巨大的运用空间。     

三峡库区生态屏障范围界定

为有效保护三峡库区生态环境,应在库区175m淹没线以上建立生态屏障区。本文针对生态屏障的内涵及其具有的功能,提出了具体的生态屏障界定标准并建立了数学模型,提出了生态屏障建设相对适宜度。以忠县洋渡镇作为实例,利用Grid-Xinanjiang产流模型,计算研究区域内各网格单元的产流开始时间;利用网格水滴汇流模型,统计研究区各网格单元到达库区175m淹没线的汇流时间;利用收集到的地形、地貌和土地利用等资料统计研究区各单元的地形起伏、土壤质地、生态屏障投资费用等情况,在此基础上得到了洋渡镇生态屏障建设相对适宜度分布情况。通过计算缓冲区情景与高程情景下不同阈值的生态屏障平均相对适宜度变化曲线,确定了相应情景的生态屏障范围阈值;并通过对比2种阈值的生态屏障范围与适宜度的分布图,认为高程情景优于缓冲区情景。     

利用水文模型研究下垫面变化对洪水的影响

选取海河流域紫荆关、阜平两个小流域,分别用1980年前后的次洪资料对进行了参数率定,根据两组参数的变化来反映流域下垫面的变化;然后采用1980年之后的参数重演1980年之前的洪水,通过计算出的次洪径流深和洪峰的变化幅度来反映流域下垫面变化对洪水的影响。结果表明:自由水容量和河网水流消退系数均呈增大趋势,导致在同等降水条件下各流域的径流深和洪峰明显减小,而且洪峰的减小幅度大于径流深的减小幅度,说明下垫面变化对洪峰的影响比对径流深的影响要大。     

通用一维河网不恒定流软件的研究

本文讨论了通用一维河网不稳定流数值计算软件的数学物理基础：(1)扩展的圣维南方程组及其有限差分方程的牛顿迭代方程组；(2)特殊结点的特殊方程及迭代方程；(3)边界条件和初始条件；(4)系统方程的装配和特殊的高斯消元法.最后用一个例子来与其它的软件进行比较。     

新安江模模型、TOPMODEL和萨克拉门托模型的应用比较

通过ArcView软件对英那河流域进行了流域信息的提取,并利用VB编程提取出该流域的地形指数与河网等流时线,使之成为TOPMODEL的客观参数.为了客观表示流域的初始状态,还建立了初始土壤缺水量与地形指数之间的关系式:并选用TOPMODEL、萨克拉门托模型和新安江模型对英那河上史家堡流域和英那河水库流域的产汇流规律及洪水预报进行了应用研究,对三个模型在研究区域应用的结果进行了比较分析.     

基于DEM栅格的水文模型在沂河流域的应用

本文结合GIS技术和数字高程模型,运用基于DEM栅格流域信息提取技术,对传统的新安江模型及TOPMODEL进行改进,构建基于栅格的分布式新安江模型、基于栅格的TOPMODEL水文模型。并将模型应用于沂河临沂以上流域。通过流域信息提取、模型参数率定和流域典型洪水模拟,以探讨GIS技术与数字高程技术的应用和水文模型的适应性。应用结果表明,4个水文模型在该流域上的水文过程模拟效果良好,其中,基于栅格的新安江模型与基于栅格的TOPMODEL的模拟效果更好。     

新安江-海河模型在烟台市典型流域的径流模拟

为建立适用于烟台市半湿润地区的水文模型, 考虑流域水文特征及下垫面条件的影响, 采用新安江-海河模型 对 2011- 2018 年烟台5 个典型流域进行径流模拟。2014 年起烟台连续 3 年干旱, 河道干涸, 径流量与2014 年前相 比大幅减少。考虑到干旱的影响, 采用 Mann-Kendal 检验法对年径流序列进行突变检验,确定 2014 年为年径流突变点, 将模拟序列分为 2 个时间段。结果表明: 径流过程分段模拟之后, 新安江-海河模型在烟台市典型流域的径流模拟精度较高, 参数取值较为合理, 模型能够反映实际的产汇流情况, 有较好的适用性。