调蓄经验单位线法推求设计洪水的自动化计算

调蓄经验单位线法是计算干旱、半干旱区无水文资料的中小流域设计洪水的一种较适用的方法。该方法要通过图表查算、产流试算、汇流计算来完成，计算较为繁杂，且存在图表查算缺乏唯一性的缺憾。利用Excel软件丰富的图表计算、函数与宏运算以及控件工具等功能，编制了调蓄经验单位线法推求设计洪水的自动化计算模板程序，旨在运用该方法推求设计洪水中减少试算、查图等工作量，避免图表查算存在的人为性。     

无因次单位线综合方法初探

提出了以单位线总历时除以时段数Ｎ的办法,确定相对标准的时段Δｔ,推求出相对标准的单位线,计算其无因次量,并改单位线的时程为时段数ｎ。较完整地解决了单位线的表达形式问题,使单位线成为无因次特性曲线。     

约束最小二乘法优选单位线

在总结目前推求单位线方法的基础上,提出了一种改进的优化方法－－约束最小二乘法。它通过Ｗｉｎｄｏｗｓ平台上的可视化编程,不震拟定初始单位线和试错,就能快速准确达到单位线的最优适配,并能够在计算机上实现推求和修匀单位线。     

基于单位线反演的产流误差修正

为提高实时洪水预报的精度,将单位线引入实时洪水预报修正中,建立一种向信息源头追溯的反馈修正模型。用最小二乘估计原理,通过推求产流量误差,用理想模型对误差修正模型进行了验证,并对不同范围的产流量误差修正效果进行对比。在浙江长潭流域对11场历史洪水进行修正验证,效果明显,对预报精度有一定的提高。该方法结构简单,且不增加参数,物理概念清晰,又不损失预见期,可以在实际流域洪水预报中推广应用。     

推求地面径流单位线的Free Search算法

地面径流单位线在水文计算和水文预报工作中应用十分普遍,但当净雨时段较多时,传统的单位线推求方法存在工作量大、效率不高、过分依赖专业经验、计算过程复杂、模拟结果可能出现负值等问题。为此,本文引入源于动物群体迁移行为的自由搜索(Free Search,FS)算法,将FS单个动物每步探查行走的位置向量作为一条初始单位线,在FS算法迭代过程中再将所有的初始单位线转化为符合定义的单位线,从而利用动物群体的迁移行为推求出最优单位线。该方法的优点是概念清晰,操作简便,能够直接给出单位线的各时段流量值。三个典型实例模拟结果表明:利用FS推求单位线时,寻优一次即可得到满意结果,所得单位线不需要修正,并且能够有效克服锯齿现象,对地面径流量的模拟精度也较高。     

瞬时单位线法中时段单位线的计算式

瞬时单位线法中时段单位线的计算式陈永昌（山东省水文总站烟台分站）瞬时单位线的净雨历时是瞬时的，在实际应用中需要将其转化为某一指定时段单位线。本文是以ｎ＝１为界划分两个范围，分别用不同近似积分方法，求得了时段单位线的计算式。瞬时单位线数学模式为：式中：...     

考虑动态汇流路径的时变分布式单位线

针对现有分布式单位线汇流理论未考虑土壤含水量变化引起的时变汇流路径问题, 提出动态汇流路径新概念, 推求同时考虑降雨强度和土壤含水量时空分布的坡面流速计算公式, 引入地形指数刻画流域蓄水能力空间分布, 从而获得栅格尺度流域流速分布场, 进一步建立不同蓄满状态下流域动态汇流路径集合, 最终实现考虑动态汇流路径的时变分布式单位线推求。以龙虎圩和东石流域为实例, 通过SCS模型计算产流量, 采用本文所提方法进行汇流计算, 引入涵盖低流量误差、高流量误差及洪量误差的多目标优化方法率定参数, 2个典型流域28场洪水预报结果表明, 洪峰流量相对误差在±15%内, 峰现时间误差在±6 h之间, 纳什效率系数平均值超过0.8, 与现有方法相比, 所提方法能更加准确地反映汇流时间分布场, 提高了洪水预报精度。     

GIS支持下的小流域设计洪水过程线推求

浙江省衢州庙源溪为典型的山区河流,庙源溪雨量丰富,河流比降大,源短流急,洪水陡涨陡落,汇流速度快,洪峰流量大。基于GIS的不规则三角网和空间分析功能,实现水文特征值等值线的内插。根据GIS获取的水文特征值,计算不同历时平均点雨量,考虑点面折算系数,得到平均面雨量。通过频率分析,获得不同频率下的设计雨量。采用瞬时单位线法,进行汇流计算,推求设计洪水过程线及洪峰流量,为制作山洪风险图,建立小流域防洪避洪保障体系提供依据。     

依据暴雨特征推求单位线的方法探讨

依据暴雨特征推求单位线的方法探讨吴成志，周玉华，张世功，冯爱春，杨瑞章（山东省临沂水文局）１流域及水文资料概况沂、沭河，发源于鲁东南沂蒙山区，南流经苏北入黄海。沂河临沂水文站，总流域面积１０３１５ｋｍ￣２，上游大中型水库控制流域面积４９．６％，大中型...     

线性扩散波洪水演算模型研究

扩散波概念的提出至今已有近半个世纪。在前人研究的基础上,着重讨论如何把扩散波解析解用到天然河道的洪水演算中去,即通过把入流过程离散成带常系数的单位矩形入流之和,将单位线概念引入具有自由下边界的线性扩散波洪水演算模型,并给出了确定天然河道Ｃｋ和μ的实用方法。用于黄河下游６个河段的洪水演算获得了令人满意的成果。扩散波洪水演算模型,继承了水力学方法的长处,又具有水文学方法的优点,可能有罗好的开发应用前景     

由SSNs构建流域地貌瞬时单位线的研究

流域汇流受到河网形态的影响,考虑到水系的分形自相似特性,利用在文献[1]基础上改进的方法构造了理想的自相似网络(SSNs),并推导出相应的宽度函数(WF)表达式.以WF为基础,得到流域地貌瞬时单位线.利用生成的单位线对沿渡河流域11场洪水进行汇流计算,结果表明,所提出的方法应用于流域汇流计算具有较好的精度.     

山丘平圩混合区小流域水文分析计算方法研究

洪水灾害常常给社会造成严重的经济损失,小流域洪水汇流速度快,易对下游造成瞬时毁灭性灾害,采取有效的小流域治理措施是必须的。根据山丘平圩区小流域特点分析比较设计洪水的计算方法,推荐采用瞬时单位线法,同时对小流域分片设计洪水组合进行了研究分析。以团结河流域上段治理为例进行具体分析,计算出该流域20年一遇防洪设计流量为472.60m3/s,为类似该地区的山丘、平原、圩区混合区设计洪水分析总结经验,提供参考,具有现实意义。     

考虑降雨时空变化的单位线研究

流域降雨的时空变异性和地形地貌特征，以及不确定性因素对单位线的影响始终是流域汇流计算方法研究的难点问题。本文分析了传统的根据降雨时空分布不均匀性对单位线进行分类的方法及其缺点，推导了考虑暴雨重心位置和降雨强度的影响的S曲线法，给出了新的S曲线方程，建立了S曲线参数与暴雨重心位置和降雨强度的关系，采用该方法可求得任一暴雨重心位置及任一降雨强度下的时段单位线。该方法具有谢尔曼经验单位线简便实用的特点，又具有考虑降雨时空变异性的优点，在沮河流域洪水预报模型中的应用表明该方法是可行的。     

一个用于瞬时单位线参数更新的递归公式的推导及应用

在应用瞬时单位线(IUH)进行流域汇流模拟时,需要先率定其2个参数:线性水库的个数n及调蓄系数K.研究表明,用传统的矩法率定得到的IUH,对地面径流的模拟精度较差,需要对参数进行更新.此前袁作新给出了一个用于参数更新的递归公式.本文推导了一个新的递归公式,并与袁作新公式的应用效果进行了对比.新递归方程的推导原理是针对地面径流过程线的2个特征值:洪峰流量和峰现时间,按模拟值与观测值之间的比来调整参数n和K,以使调整后得到的地面径流尽量接近观测值,调整的目标函数选取确定性系数(DC)和误差的均方值(MSE).将新递归公式和袁作新公式应用于2个案例.结果表明,新递归公式在提高地面径流模拟精度上要优于袁作新公式,对于案例1,新递归公式能提高模拟精度,而袁作新公式则不能;时于案例2,新递归公式提高模拟精度的幅度要高于袁作新公式,DC值提高了1.1%,MSE值降低了14.2%.分析原因认为较大的参数调整幅度可能跨越最优点,而新递归公式对参数的调整幅度小于袁作新公式,从而使其能够找到最优点.应用本文的递归公式时,不宜调整次数过多,否则会降低地面径流模拟精度,对2个案例的最优调整次数均为2次,产生此现象的原因是增加调整次数虽然可以提高时洪峰流量和峰现时间的模拟精度,但不一定能提高对整个地面径流过程的模拟精度.     

地貌瞬时单位线研究进展

自从Rodriguez-Iturbe等人开创了地貌瞬时单位线的研究以来,从理论上探讨用流域地形地貌参数定量流域水文响应,已成为近20年来水文学中最富有吸引力的研究课题之一。总结了基于Horton-Strahler河流分级和水系随机模型推导流域地貌瞬时单位线获得的主要研究成果,对地貌气候瞬时单位线作了综述。     

瞬时单位线法在浙江省应用的几个问题研究

纳希瞬时单位线在浙江省地区得到应用,为了使该方法适用于该地区,需要对其中的模型参数和非线性外延控制两个问题进行研究。通过对瞬时单位线法中n和K参数作用的研究分析,结合浙江省地区的实际情况,研究出按照流域面积大小分级取用n值的关系;同时通过对浙江省地区实际水雨情进行计算分析,得出临界雨强控制在30～40mm/h在浙江省地区是合理的。该成果为纳希瞬时单位线在浙江省地区的使用提供了参考依据。     

基于霍顿下渗能力曲线的流量过程线连续分割方法研究

在用前期影响雨量代替流域蓄水量的基础上,提出了基于霍顿下渗能力曲线的流量过程线的连续分割方法.选择西峡、猴子岩和东湾三个流域的降雨径流资料,采用该方法对流量过程线进行分割,并与现行的数字滤波法、非线性水库法和Boussinesq方程法相比较.结果表明,该方法具有一定的物理基础、符合产汇流基本规律,而且能够减少涨洪段流量过程线分割的主观性,对于流域时段单位线和降雨径流关系的推求均有重要的意义.     

面雨量不均对GIUH非线性改正探讨

地貌单位线(GIUH)基于流域地貌特征和概率方法，在我国许多地区得到广泛应用。针对面雨量分布不均问题，通过分析初始概率的变化，考虑GIUH的非线性改正，并用实际资料进行了验证。