欧阳海水库入库洪水实时预报模型与应用

为了准确实时预报水库入库洪水，根据欧阳海水库流域的水文特征，利用分散型三水源新安江模型对欧阳海水入库洪水实时预报进行了研究，并得到了产流模型、汇流模型和校正模型。在汇流模型中应用分散性逆高斯分布流域地貌汇流模型进行汇流计算，在校正模型中应用了洪水预报残差自回归方程。     

单位线方法在沿渡河流域的应用研

单位线方法在水文计算及洪水预报中得到了广泛的应用，至今仍然是汇流计算的重要工具。以沿渡河流域为研究背景，分别采用分析法及矩法推求了该流域的时段单位线，并分别用这两种单位线模拟了该流域的同次洪水过程，模拟结果表明分析法得到的单位线更加适合该流域的洪水计算。最后，在详细分析两种方法误差来源的基础上，提出了相应的改进措施。     

分布式坦化单位线的流域汇流研究

单位线是中小流域汇流计算的常用方法，现有综合单位线法存在无法考虑降雨时空分布不均性和下垫面异质性的问题，导致预报精度欠佳；此外，传统分布式单位线计算过程复杂，且需要大量数据，限制了其在中小流域的应用。为此，本文引入分布式单位线概念，综合考虑洪水传播时间和洪峰滞时，提出了基于流域初始单位线的分布式坦化流域汇流模型，该模型通过推求一系列坦化单位线，为各雨量站适配不同的分布式单位线，进而计算流域出口断面的洪水过程。研究以梅州流域尖山水文站点以上流域为例，基于21个雨量站点实测降雨数据，构建了分布式坦化单位线汇流模型，采用洪峰相对误差、峰现时间误差、确定性系数等指标进行模型适用性评价，并与现有综合单位线法进行了比较分析，实例研究表明所提方法的洪峰相对误差、峰现时间误差小于综合单位线法，确定性系数明显提升，整体上分布式坦化单位线法预报结果优于现有综合单位线法。所提方法简化了现有分布式单位线推求步骤，提高了洪水预报精度，易于在中小流域进行推广。     

缺资料山丘区的洪水模拟与情景分析

作为缺资料山丘区的典型代表,选择望谟县"2011-06-06"特大山洪进行模拟。地面径流采用Nash地貌单位线,地下径流采用线性水库法。Nash地貌单位线的参数由流域地形地貌特征确定,其中流速由Rodriguez提出的流速公式确定,避免了对水文资料的依赖。模拟结果表明,计算洪峰值比实测值偏小3.0%,可用于缺资料地区的洪水模拟及预报。此外,根据望谟县实测的暴雨资料,在总雨量不变的前提下,假定了3类不同雨型进行情景分析。结果表明,洪水量级和雨型有关;雨型为Ⅰ型(雨峰在前部)、Ⅲ型(雨峰在中部)的洪水量级偏大,故需对短历时和特定雨型强降雨做好预警。     

山丘区小流域单位线峰值经验公式推求研究

基于考虑雨强、流域下垫面异质性的分布式地貌单位线,开展无资料山丘区小流域单位线峰值经验公式推求研究。选取河南省伊河、重庆市龙河、甘肃省泾河、河北省拒马河、云南省牛栏江5个典型流域,采用成因分析结合逐步回归的方法识别影响小流域单位线峰值显著的下垫面因子,进一步构建推求单位线峰值的经验公式。结果表明,一定降雨强度下,流域面积、最长汇流路径长度及最长汇流路径坡降对小流域单位线峰值影响最为显著;由显著性因子构建的单位线峰值经验公式在所选5个典型流域计算效果非常理想,合格率均为90%以上。考虑雨强和流域下垫面异质性的分布式地貌单位线结合所推求的峰值经验公式,具有在无资料山丘区小流域进一步推广应用的潜力,研究成果可为山洪防灾减灾工作提供实际参考。     

基于梯级水库预报优化调度模型的跨流域可调水量研究

通过构建梯级水库跨流域预报优化调度模型对跨流域调水实时调度过程中的供水水库的跨流域可调水量进行研究。梯级水库跨流域预报优化调度模型以最大供水能力和最大发电量为主要目标,选择逐步优化算法对跨流域调水调度系统进行优化调度。实例研究结果表明,采用预报优化调度模型进行跨流域供水和梯级水库发电调度,能够明显地提高跨流域可调水量,有效地提高水资源的利用效率。     

空间变尺度流域洪水预报修正研究

针对考虑流域内水库运行规律但缺少小型水库、塘坝运行资料的洪水预报,提出了一种以朴素贝叶斯分类为基础、利用小尺度流域水库信息推求大尺度全流域水库信息的空间变尺度水库运行规律分析方法,并将其分析结果应用于流域洪水预报修正中。最后,以丰满五道沟控制站以上流域为例,采用该方法对2场洪水预报进行了修正。结果表明,修正后的预报精度较原预报方案预报精度明显提高,预报结果可以对水库调度起指导作用。     

上游水库兴建后下游水库洪水预报

针对流域梯级开发中上游水库的兴建对下游水库的来水状况等产生改变的问题，提出下游水库的洪水预报模式应相应由全流域的产汇流转变为“区间汇流＋库区产汇流”的模式。结合凤滩水库在上游水库建成后洪水预报出现的问题，对其洪水预报系统进行了改进研究，实际应用情况表明改进取得了显著的效果。     

白龟山水库入库洪水预报分布式模型研究

白龟山水库流域下垫面条件复杂,人类活动剧烈,洪水受上游昭平台水库影响,洪水预报难度大,采用常规的洪水预报模型无法满足水库防洪调度对洪水预报的精度要求。为了充分发挥水库在淮河流域防洪中的作用,实现水库洪水资源的最大化利用,需要高精度的水库入库洪水预报作支撑。采用国内外新一代流域洪水预报模型——流溪河模型开展了白龟山水库入库洪水预报研究。以高分辨率的DEM为依据,构建了白龟山水库入库洪水预报流溪河模型结构,并确定了初始模型参数,采用PSO优化算法,对模型参数进行了自动优选。对白龟山水库实测入库洪水过程进行了模拟,效果明显优于集总式NAM模型,可应用于白龟山水库入库洪水预报。     

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。     

产流系数模型在故县水库产流预报中的应用研究

基于产流系数的产流模型是以蓄满产流为概念的集总式模型,已应用到一些流域径流预报中,被认为可进一步推广应用。介绍了模型的基本原理,在分析流域水文特性的基础上以灵口、卢氏为例构建了故县水库产流预报模型。研究结果表明,该模型在故县水库具有较强的适应性,有较高的预报精度,可为故县水库洪水预报方案编制提供基础。     

基于HEC-HMS模型推求西江流域巨型水库群区间入流

基于HEC-HMS分布式水文模型构建了降雨-径流模型来推求西江流域水库群的区间入流,由于无法得到水库区间入流,故利用研究区7个水文站2006-2008年的实测资料对模型进行了参数的率定与验证,并通过参数移植模拟了全流域水库的区间入流。研究得出:模型在西江流域具有较强的适用性,可以用于该流域水库群的区间入流预报,为水库的安全运行和优化调度提供技术支持。     

基于BP、Elman、PSO-SVR三种预报模型在石羊河流域的应用比较

针对石羊河流域开展水量调度对中长期径流预报的迫切需求,以西营水库为研究对象,在分析石羊河流域径流特性的基础上,构建基于主成分分析法筛选预报因子的BP、Elman和PSO-SVR三种预报模型对西营水库进行年径流预报。结果表明,基于主成分分析的Elman和PSO-SVR中长期径流预报模型在率定期和检验期的合格率均满足相关规定对作业预报模型的精度要求,可为石羊河流域中长期径流预报提供实际支撑,为石羊河流域开展水资源优化配置和水量调度提供依据。     

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。     

岔巴沟流域次暴雨产流无量纲模型

为了建立小流域次暴雨产流预报模型，在岔巴沟流域选取大小不同的4个小流域10 a水文资料，分析降雨、地貌等因素对流域产流的影响，选取主要因素最大30 min雨量、最大30 min雨强、流域沟道比降、流域面积和流域狭长度。用无量纲参数和逐步回归分析的方法估计模型参数，得到了岔巴沟流域次暴雨产流无量纲模型，用模型预报结果与实测结果对比，模型预报精度为70%。结果表明，所建立的模型具有参数少、结构简单、量纲和谐、物理意义明确的特点，可为流域产流模型进一步研究提供参考。     

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。     

基于约束非线性最小化法的时段单位线优化估计

时段单位线被广泛应用于模拟流域中的地面径流过程.用传统方法(如最小二乘法)推求时段单位线,容易产生锯齿状振荡,并且所得单位线径流深不等于10 mm.为克服此现象,应用数学规划中的约束非线性最小化法来优化单位线的推求过程.为比较该方法的应用效果,最小二乘法也被应用于本研究中.采用两个案例进行分析,结果显示采用约束非线性最小化法能够有效抑制时段单位线锯齿状现象的产生,单位线总量亦等于单位净雨量10 mm,用两种方法得到的地面径流计算值与观测值之间的吻合度是近似的.     

新丰江水库流域相似洪水识别及洪量预报

采用统计方法进行相似洪水的识别,挖掘流域历史洪水数据,可用于延长洪水预报预见期,从而为水库预泄调度工作提供指导.研究分析影响洪水形成的流域产流特性、气象成因和季节性因素等,经过指标聚类筛选出累积降雨量、洪水起涨时间、前期平均流量作为相似指标归类历史洪水,使用灰色关联度优选最相似洪水并进行洪量移用.以新丰江水库流域为对象...     

基于地形地貌参数确定地貌单位线中的平均流速

无资料地区的汇流计算在山丘区洪水预报中至关重要。现有的地貌单位线虽然提出了解决方法,但对于其中的汇流速度仍缺乏有效的确定方法。选取了155个互不嵌套的源头型流域,利用率定优选的方式求出流域最优表征的平均流速,以此代表流域实际的平均汇流速度。从所有流域中随机挑选出117个流域,利用Spearman相关性分析和随机森林模型分析了地形地貌参数和流域最优表征平均流速之间的相关性。结果表明,最高级河长L_Ω和最高级河流的海拔落差D_Ω是对流域最优表征平均流速影响程度最高的因子。构建了L_Ω和D_Ω同流域最优表征平均流速之间的函数关系,并在率定及剩余的验证流域上对计算流速和最优表征流速之间的相关性进行验证,二者相关性良好,确定性系数分别为0.557和0.588。将此方法移用于海南定安河流域的洪水模拟中,模拟效果良好,表明所提方法具有一定的可靠性和通用性。     

基于栅格的分布式新安江模型在三岔河流域的洪水预报研究

分布式水文模型有效结合了流域地形,包括流域边界、坡度、流向、河网水系等地理信息特征,考虑了降雨、下垫面条件等时空分布不均匀性,是现阶段水文模型的研究热点之一。在考虑水库调蓄作用的基础上构建了基于栅格的分布式新安江模型,并用于乌江上游三岔河流域普定水库和高车水文站的洪水预报中。结果表明,普定水库和高车水文站洪水模拟纳什效率系数分别达到了0.85和0.95,可以为该地区的洪水预报以及流域内任意点的雨量预警提供支撑。