水箱模型在大尺度流域实时洪水预报模型研制中的应用

水箱模型用于实时洪水作业预报的具体成果尚不多，本文研究的目的在于将水箱模型用于大尺度流域实时洪水预报。本文介绍了应用水箱模型建立实时洪水预报模型的方法。按照河段流量传播时间将寸滩以上干、支流划分为若干子河段，各子河段按照计算时段长分成若干单元河段，各单元河段区间降雨径流预报采用水箱模型．河道流量演算采用连续马斯京根法。河系预报模型精度在85％以上，能够满足实时洪水预报的要求。     

论河流汛期时变设计洪水

论述了时变设计洪水优化水库防洪设计和提高水库兴利效益的重要性，提出了以带时畸参数泊松标准过程作为描述汛期洪水时变规律的概率模型，并建议彩和时段设计洪水作为水库运用期设计洪水，它既反映汛期洪水演变规律，又满防洪标准，一个实例分析计算和检验结果表明，模型与实际资料合良好，计算结果合理，具有良好的推广和应用前景。     

城市地下排水网雨水入流预测模型研究

引入水箱模型进行城市地下排水设施降雨一侵入水的模拟，探讨了初期蓄流值对模拟结果的影响并提出了相应的解决办法；由于模型参数多、非线性，参数的率定采用通用优化分析计算平台PowerFit，并获得了满意的结果，表明：①水箱模型适用于地下排水设施雨洪模拟和预测，可为市政规划设计和城市灾害预报提供可靠依据；②PowerFit全局优化能力强、简单易用，可广泛应用于水利水电等工程领域中的优化计算。     

降水输入时段变化对新疆伊犁地区洪水模拟影响的定量分析研究

为定量分析降雨输入时段对新疆伊犁地区洪水模拟的影响,应用新安江模型,分别分析3组降雨输入时段对模型洪水求解精度的影响。分析结果表明:在静态参数下,随着降雨输入时段的增加,降雨均化作用增强,洪峰和洪量模拟相对误差递增,过程拟合的确定性系数逐步减小,模型模拟精度逐步降低;在动态参数下,降雨输入时段对洪水模拟精度影响逐步减弱,降雨均化作用对模拟精度影响逐步消减。研究成果对于新疆伊犁地区洪水模拟具有重要的参考价值。     

水文预报及信息显示系统开发研究

介绍了SMAR(Soil Moisture Accounding and Routing)模型及其改进--分布式任意时段长模型。简要讨论了参数优化,河道汇流演算方法、实时预报及校正理论等。介绍了水文预报及信息显示系统的组成、功能、特点和环境要求及该系统在长江三峡区间洪水预报中的应用。     

水库防洪优化调度的恒定出流模型及应用

现行水库洪水优化调度数学模型存在泄流闸门开度不断调整及时段间流量突变的问题。针对这些问题,将水库防洪优化调度数学模型分为时段内出库流量线性变化的瞬时出流模型和时段内出流不变的恒定出流模型。对于1个水库和1个防洪控制点所组成的基本防洪系统,应用矩形入流条件的河道洪水演进方法,以时段内恒定的出库流量为决策变量,构建水库防洪优化补偿调度数学模型。实例计算结果表明:恒定出流模型比瞬时出流模型占用的防洪库容减小0.05%~0.18%、最大下泄流量有增有减,即恒定出流模型既不劣于瞬时出流模型,也能很好地解决瞬时出流模型存在的问题。同时,实例揭示的水库二次补偿调节比等蓄量调度方式减小防洪库容10.6%,为确定水库的防洪库容提供了新的方法。     

基于免疫粒子群算法的马斯京根模型参数识别

目前在河道汇流计算中广泛应用的是马斯京根模型,该模型参数的优化求解是影响能否精确模拟实测水文过程的关键问题.以往的模型参数求解大多采用试错法、矩法等方法,计算过程繁琐,计算精度不高,影响到模型的模拟精度.针对此类问题,笔者将免疫原理与粒子群优化算法有机结合.提出了免疫粒子群优化新方法,有效解决了传统方法的计算结果精度不高的问题,并在马斯京根模型参数优化求解中得以应用,结果表明免疫粒子群算法的计算结果精度令人满意,为河道洪水演算方面研究提供了一种新的研究方法和研究模式.     

多层含水层系统水文地质参数计算

为求取含水层水文地质参数,常用的试验方法是抽水试验。在进行抽水试验时,经常有越流现象,计算时一般采用越流模型计算。越流模型假定非抽水含水层的水位恒定不变,但在实际抽水过程中,抽水含水层和非抽水含水层间通过越流相互影响、相互作用。如果只考虑抽水含水层的水位变化而不考虑非抽水含水层的水位变化,会导致计算的水文地质参数不准确。实际工作中,有时会在非抽水含水层中布置一口观测井来观测抽水含水层抽水时对非抽水含水层的影响。如果采用多层含水层系统模型的方法,即可利用各含水层观测井中的数据计算出每个含水层和相关弱透水层的水文地质参数,提高参数计算精度、节省资金和工作量。     

改进的河道洪水演算法在大洋河流域的应用研究

对传统河道洪水演算法进行改进,引入变动态存储系数法,动态计算不同河段洪水传播时间,以大洋河沙里寨水文站以上集水区域为研究流域,将新安江模型与改进河道洪水演算法耦合模拟大洋河流域径流,并和传统河道洪水演算法径流模拟结果进行对比,此外,定量分析了不同计算时段输入对流域洪水模拟精度的影响。研究结果表明:改进的河道洪水演算方法,相比于传统洪水演算方法,模拟的径流深平均相对误差减少1.63%,确定性系数提高0.019;计算时段为1 h,相比于计算时段为1.5 h,模拟的次洪径流相对误差减少1.04%,峰现时间误差缩短0.96 h,确定性系数提高0.018。研究结果对于大洋河流域的水情预报提供参考价值。     

基于随机介质理论的采水地面变形时空分布

采用随机介质理论计算规模采水引起的地面下沉和水平位移。分析了采水引起的地面位移机制,采用有效应力原理推导微单元体的沉降;利用非稳定流理论Theis模型计算单井定流量采水时平面径向流引起的降深;利用现场观测数据,通过反分析法确定模型参数;由于模型的边界动态变化,故分时段采用数学近似法和变边界数值逼近法处理。在此基础上建立单元盆地在降落漏斗区域的时空分布积分方程,引入柱坐标系进行解答。工程实例分析表明,随机介质理论适用于计算采水引起的地面变形;结合非稳定流理论和数值计算方法能较好地预测地面随时间的变形规律。     

基于流溪河模型的新丰江水库入库洪水预报模型研究

基于流溪河模型构建了不同空间分辨率的新丰江水库入库洪水预报模型,采用粒子群算法优选模型参数进行洪水模拟,对比实测资料验证了模型性能。结果表明,建立的新丰江水库入库洪水预报流溪河模型模拟效果优良,符合新丰江水库入库洪水预报的精度要求,可用于新丰江水库入库洪水预报：90 m空间分辨率的模型模拟效果最好,200 m空间分辨率的模型也具有良好的模拟性能,500 m空间分辨率的模型模拟性能有明显降低。模型计算工作量随分辨率的提高呈指数增加,90 m空间分辨率的参数优选时间是200 m空间分辨率参数优选时间的7.04倍,而200 m空间分辨率的参数优选时间是500 m空间分辨率参数优选时间的3.53倍。     

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。     

黄河下游高含沙洪水过程一维水沙耦合数学模型

采用浑水控制方程,建立了基于耦合解法的一维非恒定非均匀沙数学模型,用于模拟高含沙洪水演进时的河床冲淤过程.然后采用黄河下游游荡段1977年7—8月实测高含沙洪水资料对该模型进行率定,基于水沙耦合解法的各水文断面流量、总含沙量及分组含沙量的计算过程与实测过程符合更好,计算的沿程最高水位及累计河段冲淤量与实测值也较为符合.最后还采用2004年8月高含沙洪水资料对该模型进行了验证.模型率定及验证计算结果表明,采用一维水沙耦合模型计算高含沙洪水过程,能取得较高的精度.     

VIC模型汇流方案的改进

VIC模型作为具有物理基础的大尺度水文模型得到了广泛应用,然而其现行汇流方案无法用于场次洪水的模拟。本文采用单位线法和Maskingum-Cunge法对模型的汇流方案进行了改进。以时段气象数据驱动VIC模型进行产流计算,以所改进的汇流方案进行汇流演算,对西江南宁以上流域的场次洪水过程进行了模拟,结果表明,改进的汇流方案可以较好的模拟出口断面的洪水过程,并对洪水的空间演进过程具有一定的描述能力。     

用水量平衡的微分式反推入库洪水的方法探讨

一、前言在水库水量还原计算中,通常是根据水库的出库流量及库容资料,利用水量平衡式反求人库洪水过程,且一般都是采用时段水量平衡式.时段水量平衡式是对于某一计算河段,在一定的假定条件下,将圣维南连续方程用差商代替微商简化而来的,它只能计算时段平均入流,从而使还原的入库洪水呈阶梯状,同时,如何确定差商的计算时段△t,是一个不易解决     

美国无资料地区洪水频率计算的现状和动向

一、前言世界各国在许多较小流域上为了修建公路、铁路、灌溉排水措施、工业和民用建筑、土地利用以及防止洪水,都必须进行洪水计算工作,而在这些流域上往往缺乏水文资料,特别是流量资料。随着工程设计的需要,各国采用了各种不同的设计洪水计算方法,由于资料不足,没有统一标准,计算结果相差很大,无法验证。六十年代中期,国际水文十年倡议开展实验性流域和代表性流域的研究工作以来,在这些研究性的流域上面,建立水文模拟模型,解决无资料地区的设计洪水计算问题,开辟了新的途径,使这方面的工作有了新的进展。为了提供有关这方面的科学情报,作者就美国无资料地区洪水频率计算方法的一些主要情况     

考虑不确定度的POT模型在洪水重现期分析中的应用研究

以淮河紫罗山子流域出口日平均流量数据为研究对象,基于超阈值(POT)模型,采用最大似然法估计广义Pareto(GP)分布参数并计算出重现期水平和相应的置信区间范围。拟合优度检验结果显示POT模型在扩大洪水样本提高使用效率的同时,对样本经验点据的适线性也较好。通过对5种时段长度的水文实测流量数据重现期计算发现:实测数据长度对重现期计算结果不确定性有重要影响,在工程水文中推荐选取恰当的置信区间上界作为设计值加以解决。     

二维浅水方程组

以往对天然河流或水工水道进行非恒定流计算(如洪水演进)都采用一维的模型,所依据的是熟知的圣维南方程组。这种方法只能得到断面平均的水位和流速等水力参数,且要求把水体概化成直线或折线形河道.当水体形状不规则,流动中不存在占明显优势的主流方向(如洼地行洪、潮汐河口、湖泊、风暴潮等),     

多沙河流的非恒定一维水沙数学模型及其应用

介绍多沙河流上非恒定一维水沙数学模型采用网格上流量与水位交错布置的方案,应用Total Variation Diminishing(TVD)格式求解基本方程,模型具有守恒性好、无虚假振荡、算法简单的优点,克服了断面急剧变化时计算容易失稳的困难。同时,由于采用了适合于多沙河流的泥沙运动基本方程及相关参数,因此,该一维模型能够适应多沙河流高浓度输沙及大幅度冲淤变化的特征,成功模拟了黄河干、支流上的洪水传播。     

淮河中游超标准洪水溃口风险研究

淮河中游防洪标准为百年一遇,当遭遇超标准洪水,依据洪水调度方案,颍右片防洪保护区可能遭遇溃口洪水风险。基于MIKE构建淮河干流与7条主要入河支流一维模型、研究区和行蓄洪区二维模型,将溃口口门概化为宽顶堰,溃口处采用标准连接和一维模型耦合计算。超标准洪水采用1954年型洪水同频率放大,选用2003年和2007年洪水率定和验证参数。模拟结果显示:新李扒口后洪水沿着八里河等低洼区域向上游演进,300年一遇和1000年一遇最大淹没面积分别为810km~2、911km~2,平均最大淹没水深分别为2.42m、2.70m。模型计算结果符合区域地形地貌等,可为区域防洪规划编制、应急预案制定、洪水风险决策等提供参考。