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。     

模式单位线的推求与应用

单位线与之对应的影响因素，构成了一个模式单位线。模式单位线是由选择的历史洪水经过聚类，然后由同类型洪水推求出来的，因而提高了单位线的代表性。单位线用曲线分段拟合，简化了推求和修改中设试过程，便于计算机实现。文中以柴河水库为背景，对此法进行了详细说明，并用实际洪水过程进行了试报，表明了此法的可行性。     

介绍水文相似研究的新途径——瞬时单位线的地貌气候理论

引言本文介绍根据流域地貌特征推求瞬时单位线的方法。这种方法为研究水文相似提供了新的途径。 Rodriguez-Iturbe、Gonzalez-Sonabria和Bras等人[1]提出,作为流域的单位脉冲反应函数的瞬时单位线,是地貌和降雨特征的随机函数,可以把它表达为流域地貌特征,如面     

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。     

单位线系统识别矩阵解法的应用及研讨

单位线是谢尔曼在1932年提出的方法,对于多时段净雨形成的复合洪水,过去常用解析法或试错法推求。六十年代以来,电子计算机的发展为采用较完善的方法创造了条件,美国牛顿和温雅德在1967年提出了对单位线汇流的线性方程组通过矩阵运算利用电子计算机解算的方法。该法符合最小二乘拟合原理。从水文系统的概念来说,它是一种根据输入(净     

流域单位线的推求方法—分析试错法

关于流域单位线的推求方法,目前常用的有分析法和试错法两种。分析法,它应用下列公式推求流域单位线。即q_T=Q_T-sum from i-2 tom h_iq_(T-i+1)式中 T:单位线及流量过程线时段序;m:净雨时段数;其他符号意义见表所列。由于流域汇流的复杂性和测验资料的误差,故其成果往往会出现锯齿状和负值现象,甚至无法进行分析计算,所以很少有人应用它。试错法,该法应用比较广泛,有的用 Co-llin 法试错,也有的凭经验试错。但主要缺点是单位线过程的初始假定比较困难,试错过程有时也会出现不合理现象,并对其过程进行修正也不易做得完好。鉴于上述,并根据分析法和试错法的特     

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。     

《时段单位线用表》简介

在用瞬时单位线方法推求洪水时段流量时,为了避免从S曲线内插,全国雨洪办委托水利水电科学研究院水资源所编制了可以直接查读数值的《时段单位线用表》,现该表已交厂付印,计划于今年12月上旬出版,年底将由本所直接寄送订购单位。本表可供各省、市、自治区编制的瞬时单位线法《暴雨径流查算图表》配套,并可供采用瞬时单位线进行洪水计算和预报使用。《时段单位线用表》包括以下三部分内容:1.各种时段单位线,计有10分钟、15分钟、30分钟、1小时、3小时等五种计算时段用表。     

叶柏寿径流实验小流域暴雨产流规律的初步探讨

本文根据叶柏寿径汉实验站近30年来的实验资料，对辽西半干旱地区的产流特点，影响下渗的诸因素等进行了分析。并在此基础上建立了Pa－i－I0,和^f－tc－Ptc两相关关系，据此，即可求得初损值I0和平均后损率^f，从而推求出净雨深。在辽西半干旱地区，用这种方法来推求净雨深，和实际资料拟合，方法简易，实用性强，具有较好的精度。     

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。     

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。     

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。     

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.     

流量过程线分割的新方法——应用分析

介绍了基于Horton下渗能力曲线的流量过程线分割的新方法的计算流程。选择猴子岩、西峡、东湾、王窑水库和尚义五个分属于不同气候区流域的降雨径流资料。采用该方法对流量过程线进行分割,并与现行的非线性水库假设分割法和数字滤波分割方法相比较。结果表明,该方法是具有物理机制的、客观的分割方法,分割的结果符合水文的基本规律,比其他两种方法更加合理,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。     

基于泉流量过程线的管道流与裂隙流识别

??根据岩溶含水系统的双重特性,岩溶含水系统出口处泉流量可分为三个组成部分—前期蓄水量,快速径流和慢速径流,将快速径流和慢速径流视为两线性并联水库,经过系统的调蓄作用,得到一个单位降雨脉冲下快速流和慢速流的响应函数,建立了前期降雨和瞬时单位线之间的识别函数,识别降雨在岩溶不同空隙类型中的水量分配系数。将该函数模型应用到后寨河岩溶小流域,通过参数识别,结果表明从上游到下游前期蓄水量呈现增加的趋势,而水量进入到管道中的分配系数呈现递减的趋势,说明岩溶裂隙结构越往下游越发育,这一研究结果和实际情况相符,说明该模型有一定的适应性,但由于模型假设岩溶系统是线性变化的,所以该模型不适用于大流域以及长期的泉流量预测。      

由DEM确定R-V地貌瞬时单位线的研究

介绍了地貌瞬时单位线（R－V GIUH）的基本理论与理论基础。由于以往确定流域单位线需要大量的降雨径流实测资料，试图应用地理信息系统（GIS）技术建立流域数字高程模型（DEM），从而可以仅依据地形资料来确定R－V地貌瞬时单位线，解决无资料地区的洪水预报问题。以长江三峡区间沿渡河流域为例，取得了较好的成果。     

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.     

论流量过程线划分的环境同位素方法

自1987年起,在实验流域和代表流域对现行流量过程线划分两种径流成分的环境同位素法的基本假定进行了实验检验.结果表明,由于沉域水文系统同位素条件的复杂性,8项基本假定大多是不正确观念,应用该模型所得结果误差较大.研究认为对天然流域流量过程线使用环境同位素方法划分两种或两种以上径流组分时,必须具有4项必要条件,才能取得合理结果.