实时校正中的旁侧入流反演方法

在水文与水动力学相结合的预报模型中,对于水文模型计算有误差,造成水动力学区间旁侧入流与实际不吻合情况,依据水量平衡原理,对旁侧入流进行反演校正。采用四点线性隐格式求解圣维南方程组,结合卡尔曼滤波技术建立以水位、流量作为综合状态量的卡尔曼滤波状态空间方程。采用反问题的思想把校正后的水位、流量不平衡量反馈到旁侧入流中,修正原有的区间来水量,进而修正预报期的旁侧入流。选择长江干流寸滩至万县河段,以及长江下游大通至镇江段进行演算,分别采用三峡水库135m蓄水阶段的水文资料和1998年水文资料进行6h洪水预报,结果表明旁侧入流反演校正方法是可行的。     

扩散波水位解析解模型的应用研究

扩散波方程被广泛地应用于河道洪水演算之中。考虑下边界的回水作用以及旁侧入流的影响，建立了扩散波水位解析解模型。由该模型可知，河道任一断面处的水位变化分别由上边界水位变化所造成的影响量、下边界回水控制的影响量以及由于旁侧流量加入的影响量三项叠加而成，这三项分别由它们所对应的响应函数来描述。将该模型应用于沂河水位演算之中，得到了较高的计算精度。     

关于非线性洪水演算

天然河道的洪水波运动,可用著名的圣维南方程组来表示,当无旁侧入流时,其形式为A/t+Q/L=0 (1)H/L=1/g·v/t+v/g·v/L+Q~2/R~2 (2)式中:A——过水断面面积;t——时间;Q——断面平均流量;L——距离;g——重力加速度;R——流量模数;v——断面平均流速;H——水位。圣维南方程组的水力学解法以瞬态法和特征线法为代表,可绘出两断面间的水面曲线,但计算工作十分繁琐,且要有详尽的河道地形资料。水文学者所需要的是由上断面的入流推算下断面出流,而两断面间的水文情势是无关紧要的。因此在忽略摩阻项和惯性项之后,以     

骤发性洪水的水位实时预报

为防止和减缓河道洪水灾害，作出可靠的洪水预报是十分必要的。人们业已提出许多方法并用于联机洪水预报，但大多数方法尚需进一步改进。为此Ｈｉｒａｎｏ等人（１９８６）提出了一个洪水位预报的动力模型。在本研究中，将该模型改进后用于多站系统，并用批处理去改正系统参数的初值。根据非恒定流的连续方程和动量方程用运动波理论求解，并引进单位线以估计坡面旁侧入流。当预报中所取的预见期等于或小于坡面汇流时间时，可不用降雨     

BP神经网络洪水预报模型在洪水预报系统中的应用

采用相关分析法,在区域降水、观测断面流量(或水位)因子中识别出影响预报断面径流过程的主要变量,在多个观测断面的数据均为流量情况下,采用基于时延组合的合成流量为影响预报断面径流过程的变量,采用自相关分析法,识别出影响预报断面径流过程的前期流量(或水位),以这些变量为BP神经网络模型的输入,以预报断面的流量(或水位)为模型的输出,在BP神经网络隐层节点数自动优选的基础上,构建了基于BP神经网络的洪水预报模型。将模型载入中国洪水预报系统中,应用结果表明:模型在历史洪水训练样本具有一定代表性的情况下,可获得较高的预报精度。     

河道洪水实时概率预报模型与应用

通过数据同化方法合理地将实时水文观测数据融入到洪水预报模型中,可提高洪水预报模型的实时性和精确度。选取沿程断面流量、水位和糙率系数作为代表水流状态的基本粒子,以监测断面实测水位数据作为观测信息,建立了基于粒子滤波数据同化算法的河道洪水实时概率预报模型。模型应用于黄河中下游河道洪水预报计算的结果表明,采用粒子滤波方法同化观测水位后,不仅可以直接校正水位,同时也可以有效地校正流量和糙率,为未来时刻模型预报计算提供更准确的水流初始条件和糙率取值区间,进而有效地提高模型预报结果的精度,给出合理的概率预报区间。不同预报期的预报结果表明,随着预报期的增长,同化效果减弱,模型预报结果的精度会有所降低,水位概率预报结果受粒子间糙率不同的影响不确定性增加,而流量概率预报结果受给定模型边界条件的影响不确定性降低。所提出模型可以有效同化真实水位观测数据,适合应用于实际的洪水预报工作中。     

双向线性回归法在椒江临海站水位预报中的应用

将感潮河段预报断面的洪水过程视作上游洪水波和下游潮水波双向传播后的叠加,两个传播过程分别应用水位演算方法进行模拟计算,再结合多元线性回归法,以此建立同时受多个主要上游洪水及下游潮汐影响的水位预报模型.该模型方法简单.物理概念清楚.本模型在椒江感潮河段临海站的水位预报过程中取得了良好的效果.     

多方案权重因子法在作业预报中的应用

多方案权重因子法在作业预报中的应用杨湘黔（衡阳水文水资源勘测局）一个预报断面的洪水波运动,一般受多个预报因素影响,实测洪峰水位（流量）系众多洪水要素综合影响的结果。为了综合几个洪水要素影响,以往也曾编制过２至３个参数的相关预报图,进行了合轴转图拟合。...     

探讨太湖历史极端洪水发生年份和水位高程

较之气候水文平均态的缓慢变化,特大洪水引发的灾害对人类社会影响更加显著,而关注极端洪水、认识小概率事件需要更长时间序列.本文通过对太湖钻孔的沉积和磁学参数特征研究,对比太湖文物发掘的历史洪水资料,试图多指标定量重建太湖长序列极端洪水.太湖水则碑对1600～1954A.D.特大洪水记录了15次,通过与现代洪水仪器记录对比和论证,其最低4.03m水位相当于1921～2004A.D.观测太湖的年最高水位80％百分位.太湖钻孔中的沉积粒度和磁化率特征捕捉了水则碑洪水序列中的85％的洪水年,同时补充了水则碑洪水漏失的信号.3次能够被历史文献佐证的洪水沉积信号发生在1766A.D.、1875A.D.和1882A.D.,其洪水水位估计在4.0～4.1m,4.1～4.2m和4.13 ～4.23m.频谱分析显示了沉积洪水指标与水则碑洪水指标具有3个同步的重现期,分别约在90～102年、60～ 62年和42～44年.分析历史洪水与PDO一致性的统计关系,获得估计概率为0.17 ～0.20,肯定了太湖洪水年与PDO存在关联,反映出历史洪水的发生与现代过程相同,受到了太平洋季风环流和夏季降水控制.这些结论为延长洪水时间系列、分析小概率事件、认识极端洪水特征和重现期等提供了重要水文依据.     

太湖流域洪水的周期信息图及其可公度性法预测

据1991年江淮地区异常洪水预测的启示,从太湖流域的历史旱涝记载文献,环湖洪水调查成果和实测水位雨量记录等资料,进行太湖流域洪水周期规律的探讨.通过多种周期提取方法,建立起洪水周期信息图,发现太湖洪水存在着8～11年、20～24年、37～42年和58～62年的周期现象,然后采用可公度性法预测,以供防洪减灾参考.     

滩槽流量分别演算法进行汾河下游河段洪水预报

汾河下游柴庄以下河段由于受人为和处在然等多种因素影响,河道发生持续淤积,过水能力大幅度降低,使河道行洪特点发生很大变化,正常洪水预报方法失效。     

杜家台分蓄洪区分洪运用频率分析

针对汉江洪水特点和汉江中下游防洪工程系统现状，建立了计算杜家台分蓄洪区分洪运用频率的二元概率模型。建模中将控制河段上游洪峰流量和下游河流汇合处最高水位作为相互独立随机变量，通过河段安全泄量与河流汇合处水位的关系。导出了分洪洪水洪峰流量的分布函数。经验证该模型的计算结果较为满意。     

黄河枯水期河道径流损耗估算及误差来源分析

为实施黄河水量精细调度，建立符合实际的水量调度数学模型，需要通过水量平衡计算。提供不同区段的水流传播时间和河道径流损耗等水文资料。通过对河道径流损耗量的分析计算，探讨了在水量平衡计算中影响河道径流损耗量的误差源及其对计算结果的影响程度，并提出了对各项误差源的控制措施。     

主槽一维和滩地二维侧向耦合洪水演进模型

为实现对复式河道大尺度漫滩洪水的快速模拟,结合洪水在滩槽行洪特点和河道一维、二维水动力学模型研究成果,在主槽与滩地分别划分为矩形和三角形网格,以左右滩唇为分界实现两网格系统嵌套;建立主槽一维水动力学数学模型,内插大断面间网格处的水力因子,在滩地采用简化的二维水动力学模型模拟滩槽间、滩地网格间水量交换,实现主槽一维与滩地二维模型侧向耦合。利用黄河下游“96·8”大洪水实测资料,对花园口至夹河滩河段洪水演进过程验证,结果表明该方法模拟精度较高,能够利用该模型模拟复式河道大漫滩洪水过程。     

基于动库容曲线的水库调洪高水位查算方法研究

河道型水库因动库容特性显著,传统的静库容调洪方法难以适用,研究动库容调洪方法是亟待解决的问题。当坝前水位爬升到最高点时,库区内的洪水演进到达一种临界状态,库区内的水文、水力条件相对稳定,在出库流量和入库流量一定的情况下,可望获得最高坝前水位与同时刻库容之间良好的对应关系。依托三峡库区水文水动力耦合预报模型,建立了一组以出库流量、入库流量为参数的动库容曲线,以供调洪时快速查算最高坝前水位。采用2009年以来三峡水库16场场次洪水资料,检验所建动库容曲线的合理性。结果表明,各场洪水的最高库水位查算值与实况平均偏差仅0.20m,证明建立的基于动库容曲线的三峡水库最高库水位查算方法具有较好的实践价值。     

Impact of River-Tide Dynamics on the Temporal-Spatial Distribution of Residual Water Level in the Pearl River Channel Networks

The behavior of the residual water level in estuarine environment is complex due to the highly nonlinear interaction between river flow and tide and the contributions made by these two external forcing to the dynamics of the residual water level are not yet fully understood. In this study, we investigate the effect of river-tide dynamics on the temporal-spatial changes of flow in terms of residual water level in the Pearl River channel networks, which is one of the complex channel networks in the world. Making use of a nonstationary tidal harmonic analysis, the continuous time series observations of water level covering a spring-neap cycle in 1999 (representing flood season) and 2001 (representing dry season) collected from around 60 stations in the Pearl River channel networks have been used to extract the temporal-spatial changes in stage and tidal properties (including amplitudes and phases) as a function of variable freshwater discharge and ocean tide. It was shown that the averaged residual water level during the flood season (ranging 0–5 m) is one order magnitude than that during the dry season (ranging 0–0.35 m). The distribution of the residual water level clearly indicates that the Pearl River channel networks feature two sub-systems, i.e., the central part of the channel networks being river-dominated with high value of residual water level and the eastern and western sides being tide-dominated with low value of residual water level. To understand the relative importance of river flow and tide on the temporal-spatial distribution of the residual water level, an idealized model is subsequently applied to the Modaomen estuary, which debouches the largest portion of river discharge into the South China Sea. Analytical results showed that the residual water level is mainly determined by the variation of the freshwater discharge for the flood season, while it is primarily controlled by the tidal forcing for the dry season and features a typical spring-neap cycle.     

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.     

An Assessment of Structural Measures for Flood-prone Lowlands with High Population Density along the Keelung River in Taiwan

Midstream of the Keelung River Basin in Northern Taiwan has become highly urbanized and densely populated area. Flood inundation along riversides frequently occurred during typhoons or rainstorms. Three protection measures, including constructions of high-level protection levees, a diversion channel, and a detention reservoir, were proposed for flood mitigation. The main purpose of this study is to evaluate the flood mitigation performance of the three proposed structural measures by using combined hydrologic analyses and hydraulic routings. A semi-distributed parallel-type linear reservoirs rainfall-runoff model was used for estimating the surface runoff. Furthermore, a 1-D dynamic channel routing model was coupled with a two-dimensional inundation model to simulate the hydraulic characteristics of river flooding and overland flow. Simulation results of flood stages, runoff peak discharges, and inundation extent under design rainfall scenarios were chosen as the criteria for evaluation. The results showed a diversion channel is superior to the other two measures for flood mitigation of the study area. After the process of environmental impact assessment, a revised diversion channel approach has been approved for construction as the major structural measure.     

黄河银川平原段河床沉积速率变化特征

黄河银川平原河段近几十年来面临较大的洪灾威胁,几次大洪水造成了很大的经济损失,人们常常将这归结为黄河上游修建大坝导致该河段河床沉积增强所引起的结果。为了分析该河段河床的沉积速率的历史变化特征,用地质尺度时段平均方法、90万年以来不同时段的相关性分析方法以及当前河道断面实测方法分别对其沉积速率进行了估算。结果表明,相关性分析方法中的脉冲函数关系可以很好地估算其历史沉积速率的变化趋势,并且自距今90万年以来其沉积速率大致具有增大的趋势,在2万年左右达到峰值3.43 cm/a;自距今2万年以来其沉积速率有减小的趋势;根据该关系式估算的目前河床沉积速率数值为0.51 cm/a,这与河道断面实测方法估算的该河段河床的平均沉积速率为0.3 cm/a比较接近。显然,该河段的现代河床沉积速率远小于历史上最高的沉积速率,近年来水土保持、大坝建设等人类活动使得进入银川平原河段的粗泥沙明显减少,从而降低了该河段的河床沉积速率。     

水库防洪等蓄量优化调度模型及应用

等蓄量法是中国水库防洪规划与实时调度中常用的调度方式,其3个参数（等蓄流量、起蓄流量和等蓄历时）一直采用试算方法推求。以等蓄流量为输入参数,引入蓄放水0~1状态变量,定义了逐时段水库蓄水量之和最小的线性目标函数,并设置蓄水状态连续性约束解决等蓄历时的推求,建立了水库防洪等蓄量优化调度的0~1整数线性规划模型（RFEV-ILP）。通过亭子口水库应用表明,该模型算法稳定,与理想补偿调度方式计算的防洪库容相差不足1%。该优化模型不仅可以推求防洪库容、起蓄流量及等蓄历时与等蓄流量之间的数值关系,而且能较好地揭示防洪风险与等蓄流量之间的关系、防洪控制点距离水库的远近对等蓄流量可选范围及相应采取防洪策略的影响。