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。     

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.     

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。     

地貌特征瞬时单位线的验证

一、引言近十年来,汇流随机模型日益向着既具有坚实物理概念,又尽可能简化的方向发展。只有这样,才能更深刻地揭露和认识水文过程的实质,又能解决传统的水文问题,如无资料地区的洪水预报和设计洪水。线性模型是最简化     

最大信息熵理论在地貌瞬时单位线中的应用

引入最大信息熵原理对地貌瞬时单位线中的等待时间概率密度函数进行研究,导出了等待时间概率密度函数等价于皮尔逊Ⅲ型分布.经分析表明,指数分布和伽玛分布作为等待时间概率密度函数,都是本文提出的分布的特殊情形.     

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。     

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     

基于径流形成原理的若干洪水预报理论述评

对基于径流形成原理的洪水预报理论的近代研究成就作了较为系统的述评,并对其未来的发展作了一定的预示.     

喀斯特流域水文地貌系统汇流分析─—以喀斯特峰丛洼地谷地流域为例

在回顾目前汇流理论基本问题的基础上,根据喀斯特径流试验场水文资料,提出喀斯特流域水文地貌系统汇流结构场由地貌形态结构和含水介质结构组成,从而认识到喀斯特流域汇水流量过程的双层结构,并运用系统论的观点探讨了流域汇流特性。      

瞬时单位线参数图解法

目前,瞬时单位线的应用相当广泛.为使瞬时单位线分析与计算既比较简便又具有一定精度,现建议一种瞬时单位线参数 n、k 图解法,简介如下.一、基本原理由降雨所产生的地面径流过程线,它是流域净雨过程 i(t)受流域调节的结果,而流     

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。     

异参K的瞬时单位线研究

纳希在假设入流过程经过n个具有相同调蓄参数k的线性水库的调蓄的情况下,推导出著名的纳希瞬时单位线.显然相同k值的假设是欠妥的,且求得的水库个数n一般不为整数.作者在各水库调蓄参数k各不相同的情况下,推导出瞬时单位线,并将各水库的后值与相应的河段比降建立了有机的联系,从而扩展了纳希瞬时单位线.     

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.     

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。     

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。     

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。     

广义单位线在山洪模拟中的适用性分析

广义单位线把流域对净雨的调蓄作用概化为M个等效线性水库并联,为汇流计算提供了新方法。为检验其在山洪模拟中的适用性,在淮河、长江选取4个小支流共56场典型洪水作为研究对象,与Nash单位线法对比分析暴雨洪水过程。结果表明：两种方法的模拟精度均达到了乙级精度要求标准,但从评价指标来看,广义单位线法的平均纳什效率系数、峰现时间及其合格率（0.79、0.90 h、98.30%）优于Nash单位线法（0.75、1.09 h、94.34%）。广义单位线综合了流域地形地貌特征,可以更好地表征流域汇流特性,适用性较强,为国内山洪灾害预警预报提供了新思路。     

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。