山溪性流域滞后演算汇流模型

提出了滞后演算法流域汇流模型，其概化结构适用于山溪性流域中小水库入流预报中的汇流计算。径流时间分解模型使得滞后平移可以较为精确地实现。坦化模型采用水箱结构，可以较好地模拟不同径流输入下的坦化响应特性。     

基于地貌学和水文学的流域汇流模型

流域汇流是一个三维水文学问题，主要依赖于流域的河网地貌和河槽动力特征。本文在地貌学和水文学研究基顾上建立了概念性的流域模型，模型参数可由地貌参数和河槽动力特征值推求，该模型是非线性模型，概念清楚，求解地较简便，且可用于缺乏水文资料地区的流域汇流计算。     

森林植被对流域产汇流机制的影响效应分析

通过对城西径流实验站的产汇流特性分析,得出由于森林植被的急剧减少而引起的流域产汇流特性变化,论述了森林植被对涵蓄水源以及径流的调节作用,要植树造林,恢复森林植被,实现生态环境的良性循环.     

祁连山老虎沟流域产汇流特征分析

为了研究老虎沟流域冰川产汇流特征,根据老虎沟流域2009年消融期4-10月的气象与水文观测资料,采用排除和不排除降水对冰雪消融产流影响的方法,对老虎沟流域融水径流的产流特征、白天和夜晚径流特征、径流的滞后效应进行了分析。结果表明： 5-9月各月流量占到整个消融期流量的比例分别为7%、26%、33%、19%、14%。降水对河流的产流贡献率约为22%,冰雪融水和地下水对河流的产流贡献率为78％。观测期内,除5月外,白天流量全部大于晚上流量,而且6-8月白天和夜晚径流之间的差值较大。老虎沟冰川区以裸冰消融为主,冰面湖较少而且小,汇流较快,储水性能并不明显。5-9月流量峰值和谷值平均分别滞后气温7.0 h、3.5 h、2.5 h、2.5 h和4.5 h,冰川排水系统也随着流量变化经历慢速-快速-慢速的变化过程。     

流域地貌特征对流域水文响应的影响分析

针对目前研究流域地貌特征与流域水文响应的指标具有随意性、主观性以及地貌特征与流域水文响应之间相关性较多、定量化较少等现象,求解出河道和坡面水流运动方程的格子玻尔兹曼方法解,进而构建了基于LBM的汇流模型,计算出黑龙江流域25个研究流域的单位线。分析了单位线要素与流域面积、流域长度和流域宽度之间的相关性,并给出了定量公式。研究结果表明:时间面积曲线由于受到水动力扩散作用比距离面积曲线变得平滑,可以用单位化的时间面积曲线定量单位线,但当一个流域的时间面积曲线有多个大的极值接近时峰现时差和洪峰拟合的不好。研究结果可为定量化流域水文响应和流域水文模型的参数率定提供方法和定量公式。     

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.     

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。     

基于地貌扩散和水动力扩散的流域瞬时单位线研究

流域汇流是地貌扩散和水动力扩散共同作用的结果。用宽度函数描述地貌扩散,用河道响应函数描述水动力扩散,从而导出了流域地貌瞬时单位线的表达式。建立了长江三峡区间沿渡河流域的数字高程模型(DEM),由此自动生成了该流域水系,并提取了流域地貌瞬时单位线公式所需的地貌信息。23场洪水的检验结果表明:所建议的流域地貌瞬时单位线公式用于流域汇流计算具有较高的精度。     

浙江省仙居小流域泥石流成因分析及其易发度评价

受特殊自然地质环境和经济飞速发展的强烈影响,大中城市及国民生产值高度集中的沿海地区正在面临地质灾害的严重威胁;其中泥石流灾害是主要4大地质灾害之一。在泥石流灾害研究中,区域性防治及其防治工程实践是预测预报重要依据。文章以浙江省小流域泥石流为研究对象,在系统勘测调查解剖的基础之上,运用地质工程与防灾减灾工程学的原理,采用工程勘察与室内分析相结合的手段,综合分析了浙江省小流域泥石流的背景地质条件、成因特征、对易发程度及趋势分别作了评价、预测。结果认为,地形地质条件是泥石流发生的基础,自然暴雨是引发的主因,在一定自然条件下较易再次发生泥石流灾害。     

Nash瞬时单位线推演河道汇流的完整公式

Nash瞬时单位线是基于零初始条件而得到的,没有反映河道汇流的完整过程。通过拉普拉斯变换和数学归纳,推导出了考虑初始槽蓄量退水过程的完整Nash河道汇流公式。分析讨论了公式各项的物理含义,出口断面的流量应是河槽初始槽蓄量的退水过程与上游入流演算结果的叠加,据此建立了一种具有物理概念的河道洪水演算实时校正模型,通过实例分析验证了公式的实用性和合理性。完整公式是更为一般情形下的Nash河道汇流模型,一定程度上丰富和发展了现有Nash汇流理论,并可适当提高河道洪水演算的精度。     

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。     

概念性元素的比较研究

概念性元素的选择及其排列组合方式是建立概念性流域汇流模型的关键性问题,因此比较概念性元素之间的差异具有十分重要的意义。本文以“扩散模拟河段”为标准,在时段单位线方面对概念性元素进行了比较,结果表明“加里宁—米留柯夫河段”、“线性动力波河段”以及“逆高斯分布河段”与“扩散模拟河段”比较相似,这些概念性元素具有很强的实用性：而“马斯京根河段”和“滞时演进河段”与“扩散模拟河段”差异较大,但在实际应用中多个“马斯京根河段”串联以及对于某些滞时特性比较明显的流域,它们也能取得较好的效果。     

基于流域形态完整系数的泥石流容重计算方法

通过对四川山区20条典型泥石流沟道的现场调查,建立了流域形态完整系数与泥石流浆体容重的统计关系,通过拟合分析形成了基于流域形态完整系数泥石流容重的指数式计算公式,获取了回归曲线,并采用误差分析、影响因素分析及趋势分析验证了该计算公式的合理性。研究表明,泥石流流域形态对泥石流浆体容重有很大影响,在区域地质背景条件相似时,浆体容重随流域形态完整系数的增大而减小。当流域形态完整系数大于0.3时,形成的泥石流多为稀性泥石流,且逐步向水石流、夹砂水流的状态发展,浆体容重可达到1.28t/m3的极值,这与目前观测到的泥石流容重最小值相符。基于统计关系所建立的拟合公式尤其适用于流域形态完整系数较大的桦叶形泥石流沟,可为无法观测（已暴发或难以到达）的泥石流沟容重的计算提供简便方法,亦可为容重参数的合理确定提供区域性参考。     

由流路长度分布律和坡度分布律确定地貌单位线

根据Rodriguez Iturbe等和Gupta等导得的流域瞬时单位线即为雨滴汇流时间分布密度的结论,基于雨滴汇流时间等于其流路长度与其速度之商的基本关系式,提出了应用概率论理论建立由雨滴的流路长度分布律和速度分布律确定流域瞬时单位线的方法,并提出了由坡度分布律转换成速度分布律的原理和方法,以及由数字高程模型(DEM)自动获取雨滴流路长度分布律和坡度分布律的方法。此外,还应用最大信息熵原理给出了坡度分布密度的解析表达式。实例表明,作为一种新的毋须通过实测降雨径流资料确定流域单位线的方法,具有进一步研究和推广应用的前景。     

基于数值模拟的耳阳河流域泥石流灾害危险性评价

洮河流域中游位于甘肃省南部,属泥石流高发区。耳阳河是洮河流域中游的一条重要支流,泥石流灾害尤其严重。为研究甘肃省南部小流域泥石流灾害的危险性,以耳阳河流域为研究对象,选取流域内居民相对集中的6条泥石流沟,用FLO-2D模型模拟了2012年5月10日实际降雨条件下的泥石流运动特征和堆积特征,得到了泥石流流量随时间的变化曲线、泥石流流体深度和流速在沟谷不同地段的空间分布,对“5·10”泥石流灾害过程进行了重现。模拟结果表明:泥石流爆发15～30 min后达到洪峰,约3 h后流量逐步回落;泥石流流动速度在流通区快,到沟口迅速下降,固体物质淤积阻塞河道。通过野外现场调查和遥感解译,发现模拟得到的泥石流发生过程、堆积区分布、泥石流影响区与现场调查和访问得到的实际情况基本相符。进而,采用相同的方法和参数,对2.0%和0.2%降水频率下泥石流的堆积范围、深度和流速进行了模拟分析,分别制作了上述工况下的泥石流危险性分区图,圈定了潜在威胁较大的人口聚集区,为耳阳河流域泥石流灾害的预防和治理提供了依据,也为类似泥石流提供了一种危险性分析的技术方法。     

基于可靠度理论的尾矿坝失稳概率及敏感性分析

为了能够真实反映砭家沟尾矿库的稳定特性,运用Monte Carlo试验原理,考虑库区砂层的空间变异特性,利用Slope/W软件对尾矿库进行了概率分析与敏感性分析。分析表明,抽样方式的不同,使尾矿坝体失稳概率和可靠性指标发生了大幅波动,但是并没有使安全系数产生明显变化,也验证了仅将安全系数作为衡量尾矿坝体稳定性的唯一标准是不合适的;敏感性分析也表明了砂层主要参数对安全系数影响的敏感程度,同时也表明黏聚力是影响库区稳定的主要砂层因素。通过研究,为尾矿库今后的运行与管理提供了理论依据,具有一定的指导意义。     

基于概率积分法的潜山型地裂缝空间预测方法研究

苏南地区锡北镇地裂缝灾害活跃,且为典型的基岩潜山型抽水沉降地裂缝。以无锡锡北镇杨墅里地裂缝为研究对象（31.703174°~31.705488°N,120.452707°~120.453410°E）,基于非连续介质理论,运用概率积分方法建立基岩潜山条件下的抽水沉降裂缝空间预测数学模型。运用该理论模型计算得出基岩潜山上覆岩土体的差异性沉降规律、地表倾斜程度及地表曲率变化规律,并指出地表倾斜程度与地表曲率为地裂缝易发位置的重要评价指标。将地裂缝空间预测数学模型计算出的沉降规律、地裂缝发生位置等结果与物理模型试验结果进行对比研究,结果显示：1）当W"（x）=0时,地表倾斜函数取得极值,此时x=±0.8 m,表明距模型左边界2.6 m与4.2 m处地表倾斜程度最大,差异性沉降最为明显。2）当W"'（x）=0时,地表曲率函数取得极值,x=0,表明在距模型左边界3.4 m处地表曲率最大,为拉应力集中位置。3）模型试验地裂缝集中发生2.4~2.6 m、3.3~3.5 m和3.9~4.2 m这3处;基于概率积分方法的潜山型地裂缝空间预测结果与物理模型试验结果基本一致。预测模型能够合理解释物理模型试验中潜山山腰及潜山山顶三处地裂缝的发生位置,验证了其正确性,为地裂缝空间预测方法提供了新的研究思路。