基于新安江模型和BP神经网络的中小河流洪水模拟研究

为探讨更加符合中小河流域防洪要求的预报方法,并提高洪水预报精度,以屯溪流域为例,结合中小河流实际洪水预报要求,采用以洪峰合格率和峰现时间合格率为主要约束的非等权重的参数率定方法(即目标函数中径流深、洪峰流量、峰现时间合格率和确定性系数的权重分别为(1:2:2:1)对新安江模型进行参数率定,并采用算术平均法耦合新安江模型...     

设计暴雨雨型对高植被覆盖流域径流形成影响的数值模拟

为分析设计暴雨雨型对山区小流域山洪灾害的影响，应用时空变源混合产流模型，以四川省关口、汉王场为研究区域，分析高植被覆盖流域对不同重现期以及不同设计暴雨雨型条件下降水的响应规律，并对不同雨型及重现期条件下流域的洪峰流量、峰现时间、洪峰滞后时间等量值进行对比分析。结果表明：时空变源混合产流模型在高植被覆盖流域洪水模拟应用过程中能够取得较好的模拟精度，具有一定的适用性；关口、汉王场流域同一重现期条件下偏后型雨型相对于偏前和居中型条件下形成的洪峰流量更多，但偏前型雨型相对于居中型和偏后型雨型而言形成的洪水总量更大；在不同雨型条件下，随着重现期的增加，关口、汉王场流域的洪峰流量均是呈现增加的趋势；林草植被覆盖率为汉王场>关口流域，关口流域在不同重现期设计暴雨雨型条件下的峰现时间均是提前于汉王场流域，林草植被覆盖对于洪水的径流过程具有一定的调节作用；关口流域和汉王场流域洪峰出现时间相较于暴雨雨峰出现时间的滞后时间均为偏前型>居中型>偏后型；揭示西南山区高植被覆盖流域对于不同重现期设计暴雨雨型条件下的量化规律，在分析西南山区高植被覆盖流域暴雨洪水的形成过程、提高流域洪水预报精度与防...     

分布式水文模型EasyDHM在增江流域的应用研究

为精细描述增江流域水文循环过程,基于分布式水文模型EasyDHM,实现对增江流域产汇流过程的模拟。首先对EasyDHM模型中的众多产汇流参数进行了敏感性分析,然后对其中敏感度较高的参数进行了优化。经参数优化后,三个断面的水文模拟精度在率定期和检验期均较高,说明EasyDHM模型在增江流域应用良好,可为流域水资源的管理、水资源合理利用以及流域洪水预报,起到科学支撑作用。     

基于LH-OAT的SWMM模型参数敏感性分析

为了消除SWMM模型计算过程中的不确定性,明确参数对径流模拟的影响,进行了参数敏感性分析。通过LH-OAT敏感性分析方法,辨析出不同参数在昭通市应用时对径流模拟结果的影响程度,确定对其影响较大的若干敏感参数,为参数的率定提供参考。研究结果表明对径流系数影响最大的参数是入渗衰减系数,对洪峰流量影响最大的参数是不渗透性。提高了SWMM模型在金沙江流域应用的可靠性。     

SWMM在北京市乐家花园排水区的雨洪模拟研究

以北京市乐家花园排水区为研究对象,构建了基于SWMM的城市雨洪管理模型。研究采用2011-2012年之间含"7·21"洪水在内的3场降水事件对模型进行率定和验证,并设计了4种建模方案旨在分析不同精细程度的模型结构对模拟结果的影响。结果表明,4种方案的确定性系数在0.81~0.91之间,峰量、峰现时间误差均在许可范围之内,初步反映出SWMM在该研究区具有良好的适用性。随着模型参数的增加,验证期的模型精度反而有所降低,表明模型率定时可能存在"过拟合"现象。在观测资料有限的情况下,研究选择结构较为简单的方案4作为最终雨洪管理方案。     

基于SWAT模型的西江流域径流模拟研究

采用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型,在整个珠江流域构建分布式水文模型,对西江流域1951~2008年的月径流过程进行模拟。选取西江流域的迁江、柳州、武宣3个水文站的径流数据,利用SWAT模型自带的敏感性分析模块和自动率定模块,采用LH-OAT敏感性分析方法和SCE-UA算法分别对选取的各参数进行敏感性分析和参数率定,并对率定模型进行验证。敏感性分析结果表明,不同的参数对流域月径流过程表现出不同程度的敏感度,其中CN2、ESCO、SOL_AWC、CH_K2和ALPHA_BF的敏感度较高,是较敏感因子。从率定和验证结果来看,3个水文站的径流模拟效果均较好,Nash-Suttcliffe效率系数ENS均在0.75以上,其中柳州站和武宣站率定期和验证期的ENS在0.8以上。SWAT分布式水文模型在西江流域月径流模拟中的应用效果良好。     

沿渡河流域分布式水文模型的构建

按照综合分布式概念性水文模型和分布式水文物理模型长处的建模思路，应用改进的格林-安普特下渗理论和地貌水文学的水滴运动理论，建立了一个具有物理基础的松散结构分布式流域水文模型。模型的产流方法融合了邓恩产流理论和霍顿超渗产流理论，考虑土壤水分剖面、土壤各向异性和地形坡度等对流域产流的影响；模型的汇流方法利用地貌水文学理论，寻求水文过程与流域地形地貌的相互作用及定量关系，以确定模型参数，其优势在于可以考虑净雨空间分布不均和流速空间分不均对流域汇流的影响问题。以湿润地区典型流域沿渡河为对象进行水文模拟应用研究，结果良好,说明模型较为可靠。     

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。     

MIKE11模型的参数全局敏感性分析

为了对MIKE11模型计算过程的不确定性进行控制,提高模型率定效率和计算精度,运用LH-OAT参数敏感性分析法对张家港市MIKE11模型参数进行全局敏感性分析。考虑了不同降雨强度、雨型和扰动幅度对参数敏感性的影响,研究选取了3场降雨,10个参数,6种扰动幅度和2项评价指标。研究结果表明河道糙率对洪峰流量影响最大,径流量主要由根区储水层最大含水量、坡面流产流系数和坡面流根区土壤含水量阈值影响。模型的参数灵敏度也会根据降雨强度、雨型和评价目标不同而产生相应波动。通过假定最优参数法证明选用敏感参数可提高59%以上的率定效率。     

基于LH-OAT的马斯京根模型参数全局敏感性分析

为定性了解参数C_0、C_1、C_2对马斯京根模型模拟洪水流量的影响程度,引入Latin-Hypercube抽样算法,并结合OAT方法,对马斯京根模型参数进行全局敏感性分析。改变了传统通过率定K、x值来计算C_0、C_1、C_2值的方式,直接对参数C_0、C_1、C_2进行全局敏感性分析,模型参数的敏感性分析分别以径流量和洪峰流量为评价目标。研究结果表明,对径流量:河道处于涨水阶段时,参数C_0较敏感,C_1、C_2一般敏感;河道处于落水阶段时,参数C_2较敏感,C_0、C_1一般敏感。对洪峰流量:参数C_0、C_1的敏感性相对前一时段的敏感性减弱,C_2的敏感性相对增加。改变某一组参数的扰动幅度(10%、20%、30%),参数C_0、C_1、C_2的敏感度随着扰动幅度的增大而增大。在敏感性分析的基础上,按敏感性顺序进行参数的率定,可提高69%的率定效率,减少模型参数率定的盲目性。     

土壤蒸散发模型研究

本研究利用新安江流域产流模型研究降雨条件下土壤水分的运动规律。将研究区域的土壤分为上、下和深层分别计算蒸散发,选用2002年7-10月肇州县水利科学研究所土壤水分监测数据及降水和蒸发资料进行模拟,确定了模型的物理参数,其结果三个观测点模拟结果与实际观测值基本吻合,所建立的模型已经能够描述土壤水分的变化规律与降水、蒸散发特点密切相关。     

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。     

冬小麦根层土壤水量平衡的系统动力学模型

为获取冬小麦根系层水量转化情况,该文采用系统动力学的建模思想和Vensim软件构建了冬小麦一维逐日土壤水量平衡模型。模型将2m土层概化为十个串联的水箱,计算了灌溉降雨后的土壤水分下渗、土壤蒸发、作物蒸腾、毛管上升补给和水分重分配等物理过程。利用河北省石津灌区军齐干渠北二支一斗渠2007－2009年两季冬小麦的田间试验资料对模型进行了率定和验证,结果显示率定期和验证期的平均残差比例和分散均方根比例均在15%以内。三种极端条件测试和六种参数的敏感性测试以及与Hydrus-1模型的比较表明模型假定合理,没有发生结构性错误。对灌区两季冬小麦生育期的土壤水分转化进行模拟,结果表明降雨和灌溉是主要供水水源,毛管水上升量很小,底部渗漏较大,而土壤储水量变化很小。     

SWAT分布式模型在新兴江流域径流模拟中的应用研究

分布式水文模型是研究变化条件下流域水资源演变规律的有效工具。本文以新兴江流域为研究区域,整合流域下垫面信息与气象数据,基于GIS平台构建了SWAT分布式水文模型。选用腰古站1990-2003年历史月径流资料,对模型进行参数敏感性分析与率定,验证模型在流域的适用性,在此基础上,运用增量情景法,分析气候变化对流域径流产生的影响。结果表明:模型率定期与验证期的总径流相对误差均在±10%以内,Nash-Sutcliffe系数均在0.90以上,总体模拟效果十分理想;降水与气温的变化给流域径流带来不同程度的影响,径流量对降水变化的响应比气温更加敏感。通过径流模拟,SWAT模型可以为变化环境下新兴江流域的水资源规划与管理工作提供有效的参考依据。     

基于HWSD的GSAC模型网格化产流参数估计与校正

针对基于网格的萨克拉门托模型(GSAC)产流参数难以估计的问题,提出利用世界和谐土壤数据库(HWSD)土壤属性数据估计和校正该模型产流参数的方法。首先,采用HWSD土粒百分含量和土壤质地分类数据估算流域各网格顶层(T层)与底层(S层)土壤的凋萎系数、田间持水量、饱和含水量等土壤水分常数;再采用一个气候指数和HWSD的T层张力水容量、田间持水量及凋萎系数推求GSAC模型上层厚度,继而利用上层厚度将流域各网格的HWSD土壤水分常数转换为GSAC模型上、下层土壤水分常数;最后利用GSAC模型上层厚度与转换了的土壤水分常数估计流域各网格的产流参数;在估计产流参数的同时,采用12个系数对这些产流参数进行校正,所有的校正系数通过自由搜索(FS)算法率定GSAC模型确定。呼兰河流域的应用结果表明:基于HWSD土壤属性数据估计GSAC模型网格化产流参数的方法简便易行,利用校正产流参数驱动的GSAC模型在率定期与验证期的纳什效率系数(NSEC)分别为0.81和0.83,与不校正产流参数情况相比,校正产流参数的GSAC模型能够取得更高的模拟精度。     

基于SUFI-2参数最适置信区间的参数优化方法结果对比分析

研究水文模型参数置信区间对于径流模拟的影响,对SWAT模型校准应用具有重要意义.将麻城市举水河流域作为研究区域,选取1953-2006年(1995-1996年为预热期,1997-2000年为率定期,2001-2004年为验证期)的月径流实测资料,并采用SUFI-2方法识别出敏感性参数的置信区间进行模拟,比较参数置信区间...     

SIMHYD模型在黄河流域的适用性分析

计算机模型已成为预测分析流域水文过程的重要手段之一。用基于Matlab程序的Shuffled Complex Evolution(SCE-UA)全局最优参数率定方法,首次得出了将SIMHYD模型应用于黄河流域时的参数最优率定值。模拟了黄河一级支流亳清河流域的月径流变化过程,并总结了SIMHYD模型的适用条件。结果表明:1SIMHYD模型可以较好的模拟亳清河流域的月径流,率定期与验证期NSE效率系数都大于0.7,相对误差在5%以内。2SIMHYD在应用时应确保率定期尽量要包括各种水文年份;注意人类活动对流域水文特征的改变,保持资料的一致性;模型对入渗系数、最大入渗损失和土壤持水能力等3个参数较敏感。3SIMHYD是一个概念化的集总式水文模型,因此不宜应用于大面积流域中。     

岩溶地区水文模拟研究

岩溶地区发达的地下水系统,地下水与地表水之间,通过漏斗、裂隙等方式进行直接的水量交换,需要有一套地下水模型来描述其复杂的地下水汇流过程。模型在新安江模型基础上,模拟流域岩溶面积上进行地下水、地表水转换,又通过多个串并联的地下水库经行地下水汇流模拟。模型在平湖流域对其水循环过程进行了模拟,采用多目标粒子群优化算法MOPSO优化模型参数,用多年逐日实测数据对模型进行率定。结果表明模型率定期确定性系数平均能达到0.8以上,验证期确定性系数也能保证在0.78以上;采用数字滤波法和基流指数法分割得到的基流对地下水径流进行对比校验,表明基流与地下水径流间存在很高的关联度。     

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。     

基于Matlab地表滴灌土壤水分运动的数值模拟

滴灌条件下土壤水分运动规律是当前农业工程中重要研究领域。基于土壤水运动基本方程,结合作物根系吸水特点,建立了地表滴灌条件下土壤水分运动二维数学模型。应用Matlab软件,通过数值模拟方法,得出了Van Genuchten模型的参数值,推导了渗透参数拟合公式,进一步对地表滴灌土壤水分运动过程进行模拟。同时,利用Matlab强大的绘图功能对拟合曲线与实测数据进行了直观的比较。结果表明,所构建的数学模型对地表滴灌条件下的土壤水分运动变化具有较好的模拟效果。