河槽汇流曲线法在大凌河流域水文预报中的应用研究

河槽汇流曲线作为一种"黑箱"河道演算方法具有应用灵活、原理简单等优点,以大凌河流域水文预报为例运用该方法进行模拟研究。结果表明:在不考虑基流的情况下,采用河槽汇流曲线在演算陡涨陡落洪水时其精度与马斯京根法相同;为提高模拟精度和有效的模拟河道下渗可对河槽汇流曲线上的值进行适当的调整,对于洪水的流量分配过程及滞后现象可利用曲线进行模拟;在时段转换过程中为有效避免河槽汇流曲线出现段值"均化"现象可利用三次样条插值拟合S累计曲线法,另外为保证拟合S累计曲线的合理性需要适当的修正拟合过程中线的凹形和凸形的特殊情况。     

基于变动饱和带的产汇流模型及其参数确定方法

当前分布式水文模型的参数确定仍主要依赖率定方式, 在缺资料地区应用受到限制。建立一种基于变动饱和带产流模式和网格水滴汇流方法的分布式产汇流模型, 提出利用下垫面特征来确定模型参数的方法。结合野外入渗试验和参数敏感性分析, 建立地表饱和水力传导度(K_0z)和饱和水力传导度随深度衰减系数(f)2个敏感性产流参数与地形参数、土壤类型数据的定量统计关系, 利用野外坡面流观测试验确定坡面汇流参数, 并在多个实际流域进行应用验证。结果表明: ①利用地形参数确定K_0z与使用遥感资料确定K_0z的模型精度进行对比, 在姜湾实验流域场次洪水模拟的平均确定性系数从0.82提高至0.86, 洪峰与洪量误差的平均绝对值分别降低了2.2%和0.95%, 但峰现时间误差平均绝对值增大了4%(仍控制在2 h内)。②建立姜湾等14个流域参数f率定值与不同深度土壤类型数据的定量关系, 移用至七邻等6个流域进行验证, 表明参数f关系式与模型率定的精度非常接近, 相对误差的平均绝对值为2.8%, 场次洪水模拟的平均确定性系数为0.83, 洪峰与洪量误差的平均绝对值为10.07%和6.86%, 峰现时间误差的平均绝对值为2.61 h。提出的敏感性产流参数确定方法与野外实测、模型率定、遥感资料推求等方式进行对比, 均具有较高的参数估计精度和场次洪水模拟精度, 在缺资料地区具有适用性。     

推理公式法在土耳其小流域设计洪水计算中的适应性分析

为分析推理公式法在土耳其小流域设计洪水计算中的适应性,首先分析了土耳其常用洪水计算方法 DSI Synthetic Method在设计降雨、产流规律、汇流模型的水文特点,并将DSI Synthetic Method与我国常用的两类推理公式法进行比较,探讨土耳其降雨径流关系与推理公式法汇流模型相结合进行小流域洪水计算的方法,最后通过土耳其工程实例将该方法与DSI Synthetic Method设计洪水计算成果进行比较。研究结果表明,改进的推理公式法能够将土耳其的设计降雨、产流规律和推理公式法汇流模型相结合,设计洪水计算成果能够符合当地实际情况。     

SCE-UA算法在新安江模型及TOPMODEL参数优化应用中的研究

利用江西修水流域资料，将遗传算法和SCE—UA算法对新安江模型汇流参数及TOPMODEL参数进行优化，并对其结果进行了分析研究，得出了以场次洪水拟合的确定性系数为指标，用SCE—UA算法对TOPMODEL参数自动优化的结果比新安江模型的结果稍好的结论。     

河槽汇流曲线法在北方中小河流水文预报的应用研究

作为一种"黑箱"河道演算方法,河槽汇流曲线具有原理简单,应用灵活的特点,应用研究结果表明:1若不考虑基流,进行陡涨陡落洪水演算时,利用马斯京根法所推求的河槽汇流曲线与马斯京根法的精度是相当的;2调整河槽汇流曲线上的值,能有效地模拟河道下渗,提高模拟精度;3曲线可模拟洪水滞后现象及流量分配过程;4河槽汇流曲线时段转换中,应用三次样条插值拟合S累积曲线可有效避免转换的河槽汇流曲线出现时段值"均化"现象,同时需对拟合中出现的凸形与凹形的"特殊"情况进行修正,以保证拟合S累积曲线的合理性。     

SWMMH模型在甘南、临夏州小流域河流洪水中的模拟应用

以甘南、临夏州13个县小流域河流为研究对象,选取1949~2015年的761场次历年洪水调查资料,加入了2014~2015年甘肃省甘南、临夏州小流域河流山洪灾害历史洪水调查资料,筛选出符合标准的421场次洪水,模拟构建SWMMH模型,模拟率定出参数M和θ值。并选取13条有流域代表性的典型沟道进行洪峰流量的模拟验证,模拟结果表明本模型可以为研究区工程建设、设计洪水计算提供理论依据。     

后湾水库以上流域下垫面变化对洪水影响分析

由于人类活动影响导致海河流域下垫面发生变化,造成流域产、汇流特性的变化。为掌握流域下垫面变化对洪水的影响情况,对后湾水库流域采用改进的新安江—海河模型进行分析、研究。结果表明,后湾流域下垫面发生变化的年代为1980年左右;改进的新安江—海河模型用于不同量级的洪水模拟,其效果较好;由于下垫面的变化,改进的新安江-海河模型的产、汇流参数1980年后比1980年前有增大趋势,并在相同降雨情况下,1980年后的洪量比1980年前呈减少的趋势,且洪水量级越小减少幅度越大。     

北京山区单沟洪水模型预警系统研究 ——以孙胡沟为例

山洪是山区中影响范围广,人员伤亡较大的一类地质灾害。针对山洪预警模型,国内外学者从多个角度对其进行过研究,研究区域多为大流域,方法多为雨量临界值预警。为了建立一套适用于北京山区小流域的山洪预警模型,本文研究了小流域单沟洪水模型预警在系统,此系统是基于充分的野外地质调查,在获得详细的沟域地质及土地利用数据后,利用合理的数学模型对流域内的降雨所产生的洪水产汇流过程进行全过程模拟,并对汇流过程中可能产生的灾害进行预警预报的一个系统。此单沟洪水模型具有精度高,计算结果准确的特点,其相应的预警系统能够对小范围居民区等重要建构筑物进行灾害预报,并预估人员撤离的安全时间,对实际的防灾减灾工作具有重要意义。     

新安江模型与水箱模型在柘溪流域适用性研究

为提高柘溪流域洪水预报精度,充分合理利用洪水资源,缓解该流域下游的防洪压力,同时为水库防洪调度以及经济运行提供科学合理的决策依据,研究了集总式概念性水文模型新安江模型及水箱模型在该湿润流域的适用性。选取该流域2004~2015年实测数据,应用三目标MOSCDE算法分别优选三水源新安江模型以及水箱模型参数,从而对该流域划分的多个子流域单元进行了场次洪水模拟计算,并对比分析不同流域单元两种模型的模拟结果,探究不同模型结构在柘溪流域场次洪水模拟中的差异,分析总结这两种模型在该流域的适用性。结果表明:两种模型模拟效果比较接近,均可以达到《水文情报预报规范》规定的作业预报精度要求,且对于流域内的大洪水的模拟效果也比较理想。从洪量以及洪水过程方面分析,两个模型的模拟效果比较接近;从洪峰拟合角度分析,新安江模型比水箱模型更适合该流域。     

用VIC模型模拟黑河上游流域水分和能量通量的时空分布

受地形起伏影响, 山区流域的水分和能量通量时空分布差异很大. 利用水文模型VIC (variable infiltration capacity)对黑河上游流域的水文和能量时空分布进行了模拟, 并通过观测对模拟结果进行了验证. 结果表明:VIC模型能够较合理地模拟研究区径流过程, 对净辐射的计算也较准确, 模拟得到的部分水分通量和能量通量(感热、潜热和土壤热通量)在趋势上较一致, 但在数量上存在偏差. 积雪过程对研究区的水文和能量循环有重要影响, VIC模型对积雪的模拟偏差较大, 导致了每年4月左右的模拟径流偏低, 也没有模拟出积雪融化导致的土壤含水量上升; 同时, 积雪模拟的不准确也明显影响到能量通量的模拟. 在研究区, 土壤水分变化受土壤冻融影响明显, VIC模型对气温较高、不发生冻融过程的7-9月土壤水分变化模拟较好, 但是在其他月份, 对积雪及表层土壤消融导致的土壤水分迅速增加和土壤冻结导致的土壤水分迅速减少两个过程的模拟比较差; VIC模型能够给出水分和能量各通量的时空分布, 较好地揭示研究流域各个通量的空间异质性及相互影响.