新安江模型与总径流线性响应模型的应用对比研究

建立了三水源新安江模型和总径流线性响应模型,并应用于广东省的4个小型流域。针对根据同一流域对不同洪水等级具有不同调蓄能力的特点,提出了分类法率定新安江模型参数,从5个精度度量标准对两类模型的应用效果进行了较深入的对比分析,结果表明,分类法率定新安江模型参数能够得到更合理的参数,有助于提高预报精度,且新安江模型在研究流域的适用性是优于总径流线性响应模型的。     

降雨径流相关模型在丹江口水库洪水预报中的应用研究

针对丹江口流域已有水文资料及流域气象特点,将该流域划分为12个单元区,建立降雨径流经验相关模型,应用于丹江口水库的短期洪水预报系统,并采用基于可变遗忘因子递推最小二乘算法的校正技术对预报流量过程进行实时校正。计算结果表明,基于降雨径流经验相关模型预报的洪水过程与实测过程基本一致,洪峰数值及峰现时间指标合格率较高。实践证明,模型具有较高的预报精度,可为防汛部门提供较为准确的降雨径流预报方法。     

HEC-HMS模型在四川省清溪河流域山洪预报中的应用

山洪灾害往往给山区人民生命财产、自然环境等造成了极大的损害,降低山洪灾害的有效途径之一是实现基于降雨径流模型的实时预报预警系统。选取四川省山洪易发流域-清溪河流域为研究区,通过GIS技术,结合流域DEM、土壤及土地利用数据提取流域信息,构建HEC-HMS降雨-径流模型进行流域山洪预报。根据降雨径流形成过程,分别采用SCS-CN曲线法、SCS单位线法、指数退水法和马斯京根法进行计算产流、坡面汇流、基流和河道汇流四个部分。选取6场洪水进行模型参数的率定,4场洪水进行模型验证。模拟结果表明:Nash效率系数均值为0.792,相关系数均值为0.84,峰现时差均在3 h以内,合格率为90%,该模型对清溪河山洪预报具有较好适应性,可为四川省中小河流域山洪预报提供借鉴和参考。     

合浦水库流域洪水实时预报模型研

根据广西合浦水库流域的水文特征，利用分散型新安江三水源模型对合浦水库流域洪水实时预报进行了研究。对流域产汇流模型以及洪水实时预报校正模型的参数进行了率定，将研制的产汇流模型应用于实际洪水预报，再利用两种不同实时校正模型对洪水预报的结果进行了校正。最后取得了较为满意的效果。     

基于时变增益水文模型的实时预报研究

近年来,洪水灾害事件频发,洪水预报是有效预防和抵御山洪灾害的重要非工程手段,为流域防洪预警提供重要决策依据。实时校正可以有效地改善洪水预报精度。以湖北省3个典型中小流域(高家堰、西河驿、渔洋关)为研究区,基于时变增益水文模型,采用具有可变遗忘因子的递推最小二乘法作为校正方法进行洪水预报实时校正研究。结果表明,未校正前,3个流域洪水预报所得纳什效率系数总体均值为0.78。实时校正后,3个流域各自的纳什效率系数均值均达0.90以上,峰现时间和洪峰流量预报合格率均达乙级及以上,预报精度得到明显提升。     

Free Search算法率定的Sacramento模型在东北寒旱区的应用

采用模型对比研究方法,以萨克拉门托(Sacramento,SAC)模型为研究对象,以新安江模型为参考,采用基于动物群体的自由搜索(Free search,FS)算法作为率定水文模型的优化算法,选取松花江水系和辽河水系的3个集水区为实证流域,通过对比FS算法率定的SAC模型和新安江模型在3个流域的模拟效果,验证SAC模型在东北寒旱区流域的适用性。研究结果表明,FS算法迭代计算过程简单,需要设置的算法参数较少,在率定SAC模型和新安江模型时效率较高;在相同的模拟条件下,FS算法率定的SAC模型模拟效果更好,其Nash模型效率系数高于新安江模型,表明SAC模型适用于东北寒旱区流域;但SAC模型在东北寒旱区的模拟精度还有待提升,模型尚需进一步发展和完善。     

考虑资料缺失的小型水库影响的洪水预报方法研究

流域中修建的大量小型水库会改变洪水的自然特性,而小型水库资料往往缺失或信息不全,使得在洪水预报中难以考虑其调蓄作用,给洪水预报带来困难。利用遥感RS、地理信息系统GIS和支持向量回归机SVR算法,构建地形地貌参数-水库库容关系模型,推算水库资料缺失地区的小型水库库容信息;在定量概化小型水库对洪水拦蓄影响的基础上,建立了新安江-水库模型。以淮河上游北庙集流域为对象进行应用研究,结果表明:(1)小型水库总库容与地形地貌特征有较强的相关关系,建立的地形地貌参数-水库库容模型具有较高精度,可用于资料缺失的小型水库的库容推算;(2)加入水库拦蓄模块后,新安江模型的洪水预报精度得到一定提高。研究成果可供受小型水利工程影响地区的实时洪水预报参考。     

基于粒子群算法的交互式水文模型

以长江三峡水库寸滩、武隆入库径流预报项目为依托,研究洪水预报模型参数率定。针对以往洪水预报模型参数率定所采用的人工试错法率定参数困难,精度不高的问题,提出粒子群优化算法和交互式率定方法。实例计算表明,算法加快参数优选速度,交互式率定提高了模型预报精度。     

GSSHA模型在黄家河流域的次洪模拟研究

分布式水文物理模型GSSHA(Gridded Surface Subsurface Hydrologic Analysis)模型增加了描述非饱和土壤水分运动的一维理查德下渗方程进行下渗强度和累积下渗量的计算。理查德下渗方程对土壤水分运动的描述更为准确，但是其参数量较多，在实际应用中存在一定难度。对GSSHA模型具有明确物理意义且对产汇流计算影响较大的8个参数进行了敏感性分析，采用控制变量法对单一参数在范围内选择10个左右的参数值进行模拟和对比，洪峰流量和峰现时间模拟最大值与最小值的比值或差值作为判断敏感参数的标准，峰筛选出对洪峰流量和峰现时间有重要控制作用的敏感参数并进行敏感性排序。选择宁夏南部地区的黄家河流域为研究流域，对2000-2015年间18场洪水进行次洪径流模拟，其中前13场为率定期，后5场为验证期，参数率定过程按照先径流量后洪峰流量，研究GSSHA模型在半干旱地区的应用效果。参数敏感性分析结果显示对洪峰流量敏感性最高的参数依次是饱和水力传导度、泡点压力和初始土壤含水量，同时这三个参数也是峰现时间敏感性最高的参数。GSSHA模型对黄家河流域次洪过程在率定期和验证期内均具有较高...     

基于K均值聚类分析的流域洪水实时分类修正

针对传统的流域实时洪水预报通过率定一组水文模型参数来寻求一个流域径流形成的一般性或平均化规律的方法在特殊情况下误差较大,以及在实时洪水预报误差修正中历史信息未得到充分利用的问题,利用洪水的相似性扩大实时修正信息量,结合K均值聚类分析方法,提出了洪水实时分类误差修正方法。并在沿渡河流域用30场洪水进行分类参数率定,采用分类修正的方法对4场洪水进行实时修正,分析结果表明:实时分类修正方法能大幅提高预报精度尤其是洪峰流量的预报精度。     

紫荆关流域分布式HEC-HMS水文模型构建及洪水模拟

国内外学者利用HEC-HMS水文模型模拟流域降雨径流过程,发现该模型有良好的适用性。【目的】提高紫荆关流域洪水模拟精度。【方法】采用紫荆关流域水文气象及下垫面资料,将流域划分为11个子流域,通过选择产流和汇流计算方法,构建了该流域分布式HEC-HMS水文模型,并从历史实测暴雨洪水事件中选择14场洪水对构建的HEC-HMS水文模型进行了参数率定和模型验证。【结果】率定的各子流域产流参数基本相同,由于各子流域面积不同导致汇流参数也不同。模拟的洪峰流量和洪量相对误差均在20%以内,纳什效率系数为0.51～0.95,模拟与实测的洪水过程线吻合较好,模型模拟精度较高。【结论】构建的水文模型能反映紫荆关流域实际的产汇流过程,可用于该流域洪水过程模拟和洪水预报。     

一种利用流量过程线估算新安江模型分水源参数的方法

新安江模型分水源计算时较多的待定参数往往会导致"异参同效"现象的发生,这样不仅使得率定出的参数可能不准确,而且给模型的使用带来不便。将流域出口的流量过程线进行径流分割,计算得到壤中水径流深。同时将壤中水径流深与分水源参数建立函数关系,从而利用流量过程线估算新安江模型分水源参数。以陕西省陈河流域为例,将估算出的分水源参数应用于新安江模型进行洪水模拟,并取得了良好的模拟结果。与传统的参数率定方法相比,本方法能够快速且较为准确地估算出新安江模型的分水源参数,减少了待率定的参数的个数,在一定程度上降低了异参同效对模型应用的影响。     

微分响应在降雨误差修正中的应用

误差修正是实时洪水预报研究和应用中的重要内容,从修正模型降雨输入角度出发,提出了一种基于微分响应的降雨误差修正方法,并通过实例论证了该方法修正降雨量的适用性。该方法通过计算降雨所对应模型的微分响应来修正降雨,从而修正出口断面流量过程。将该修正方法结合新安江模型,对闽江建阳流域的19场历史洪水进行了有效性检验,结果表明:此方法对洪量、洪峰的修正效果明显,且能够显著提高洪水预报的合格率,修正后合格率由63.2%提高到94.7%。     

基于多流域同步率定的HBV模型参数移植方法研究

无资料地区洪水预报是水文学研究的难点之一.为提高无资料地区HBV模型参数移植的精度,以安徽屯溪流域为例,基于多目标优化函数实现多个流域HBV模型同步率定,获得同时适用于多个流域的模型参数,并对参数的移植效果进行验证.结果表明:基于单个流域率定的参数移植不确定性较高,移植效果不稳定;多流域同步率定的参数移植效果普遍较优,...     

中小尺度流域洪水模型模拟比较研究

中小尺度流域洪水模拟是水文预报和防洪减灾的重要基础工作,选择适宜的水文模型对制定水文预报方案具有重要意义。以长江上游支流沿渡河流域为研究对象,对比分析了3种不同类型的水文模型(新安江模型、TOPMODEL、人工神经网络模型)对场次暴雨洪水过程的模拟效果及适用性。结果表明:各模型在模拟场次和验证场次的平均NSE效率系数均超过0.7,平均径流深误差均低于12%,可见3种模型在沿渡河这一湿润地区典型中小尺度流域均有较好的适用性。在验证期,新安江模型模拟的径流深相对误差均未超出许可误差20%的范围,且NSE系数均值达到0.826,然而Topmodel和BP模型模拟下各场次洪水的NSE系数虽均大于0.6,但个别场次结果精度较低。此外,新安江和BP模型的实测与模拟流量点群更接近1∶1线,在流量模拟方面更好,Topmodel的流量模拟整体偏大。总的来说,新安江模型在流域的适用性更好,Topmodel和BP模型次之。     

漳河水库入库洪水抗误差预报方案

漳河水库由观音寺水库和鸡公尖水库通过半天然明槽相互连通组成，因受库水位观测、明槽输水计算、动库容计算误差等的复杂影响，以往多次建立的洪水预报方案均未达到可供应用的水平。在分析漳河水库入库洪水误差产生特点的基础上，通过建立抗误差产汇流预报模型和自适应实时校正技术，使漳河水库洪水预报方案平均确定性系数达91.09%，洪峰合格率达100%，峰现时间合格率达90.91%；观音寺水库洪水预报方案的平均确定性系数达90.63%，洪峰合格率达100%，峰现时间合格率达100%，终于建立了达到甲等水平的漳河水库洪水预报应用方案。     

PSO算法与DDS算法在EasyDHM模型中的参数分析及对比研究

为了提高Easy DHM模型进行水文预报的精度,选用2012-2014年汉江流域的水文数据,分别使用PSO算法和DDS算法对模型参数进行率定,重点分析两种算法参数对算法性能的影响,从而得到两种算法在Easy DHM模型上进行参数率定的最优算法参数。在此基础上比较了两种算法在最优算法参数下的模型参数率定效果,结果表明两种算法在该流域Easy DHM模型的参数率定上表现了较好的适应性。并根据对比结果给出了用Easy DHM模型进行场次洪水预报时,参数率定算法选择的建议:在要求率定效果最好情况下,预报的主要指标为洪量时建议使用DDS算法,预报的主要指标为洪峰是建议使用PSO算法;在要求率定速度尽量快的情况下,建议使用DDS算法。     

桂江流域洪水模拟研究

桂江流域具有降雨量大,汇流快,难预报的特点。利用EasyDHM模型建模,采用EasyDHM产流模型和马斯京根法汇流模型演算方法进行产汇流计算。经过参数率定,模型模拟的洪水具有较高的精度,同时,模型所率定的参数适用于验证期的洪水。对桂江流域比较重要的参数进行了对比分析,得出适用于桂江流域的一组参数。     

基于流溪河模型的梅江流域洪水预报研究

为了探讨流溪河模型在中小河流实时洪水预报中的适用性,构建了1、2、3级河道的梅江流域洪水预报流溪河模型,采用PSO算法优选模型参数,并对不同河道分级的模型进行了验证。结果表明,1级河道建立的模型不能较好地模拟出实测洪水过程,尤其是洪峰流量值的模拟,不能满足模型在中小河流洪水预报中的计算要求。3级河道构建的模型可以很好地模拟实测洪水过程,采用流溪河模型进行中小河流洪水预报时,可以选择3级河道构建模型;流溪河模型采用1场实测洪水就可以对模型参数进行有效优选,在实测资料系列不长的我国中小河流洪水预报中应用具有明显优势;采用3级河道构建梅江流域洪水预报流溪河模型和优选的模型参数时,模拟效果良好,可用于梅江流域实时洪水预报。     

分布式洪水预报模型在密云水库流域的应用

随着南水北调工程的逐步投入运行，密云水库将面临高水位运行。对密云水库流域洪水预报开展研究，基于EasyDHM模型建模，通过EasyDHM产流模型和马斯京根汇流模型演算方法、LH-OAT敏感性分析方法和SCE-UA参数优化方法等，对密云水库流域进行了洪水模拟及参数率定，并选取场次洪水进行验证。分析结果表明，EasyDHM模型在密云水库流域有很好的适用性。