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。     

CASC2D模型在半湿润半干旱地区的应用与研究

概念性的分布式水文模型由于其性较好的实用性取得了快速的发展,特别是基于蓄满产流机制的分布式水文模型已经在湿润地区得到了较广泛的应用,但是在半湿润半干旱地区却得不到很好的应用效果。现选取基于物理基础的采用超渗产流机制的分布式水文模型在半湿润半干旱地区进行应用,通过对陕西地区的3个流域的29场洪水进行模拟,研究CASC2D模型在半湿润半干旱地区水文模拟及洪水预报情况,认为模型可以用于中小尺度半湿润半干旱地区,并且有较好的模拟结果。     

降雨对山丘区小流域洪峰模拟不确定性的影响

为探讨降雨对山丘区小流域洪峰模拟不确定性的影响,提高山丘区小流域洪水预报的精度,采用新安江水文模型在河南省栾川流域进行不同降雨误差输入条件下的径流模拟对比分析,并进一步探讨了不同前期土壤干湿程度条件下的降雨输入对洪峰模拟结果的影响及其变化趋势。研究结果表明:山丘区小流域洪峰模拟值的偏差随降雨输入误差的增加而增加,二者呈正相关;随着前期土壤由干到湿变化,对于相同的降雨输入误差,洪峰模拟偏差逐渐变小,且降雨输入偏大程度越大时,这种变小趋势越明显。     

基于MIKE11的山丘区小流域洪水演进模拟与分析

以历城区柳埠镇所在3个小流域为研究对象,选用MIKE11模拟软件建立了一维河道沿程洪水演进模型[1],完成了不同量级洪水的演进过程模拟与分析。拟定了五种不同的洪水模拟方案,并对不同设计方案下的洪水的演进过程进行了模拟,得出了不同量级洪水沿程水面线动态结果、各断面洪峰流量及淹没水位结果和各断面淹没水深结果。结果表明:模型对山丘区小流域洪水演进过程整体模拟效果可信,可应用于实际山丘区小流域的预警指标的计算分析中;模型模拟结果符合河道洪水演进规律,可为该地区防洪评价及预警工作提供一定的数据支撑和参考依据。     

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。     

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。     

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。     

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。     

洪水预报研究与展望

洪水预报作为非工程措施是防御并减少洪涝灾害的重要手段和关键环节。水雨情自动测报系统的不断完善为洪水预报中水文信息的获取奠定了基础性工作,降水作为洪水产生的关键因素之一,降水预报技术的发展与应用为洪水预报发展提供新的动力,面向洪水预报的水文模型从降雨-产流等方面解释洪水产生的过程,丰富了洪水预报的方法,陆气耦合模型的发展为洪水预报进一步提高精度和预见期指明了新的方向。随着以上技术的不断发展与完善,洪水预报精度不断提高,从水雨情自动测报系统研究进展、洪水预报中降水预报应用进展、洪水预报水文模型研究进展、陆气耦合模型研究进展四个方面系统阐述目前洪水预报精度的研究进展,并对洪水预报今后的发展方向和研究热点做出展望,水雨情自动测报系统急需引入新的理论技术和非接触式设备等,增加信息的密度和强度,洪水预报的发展以及人工智能在洪水预报研究和实际工作中的应用实践,已经为洪水预报技术的突破提供了有力支撑,陆气耦合技术由单向耦合向基于物理概念的双向耦合发展,单站观测及模拟气象数据驱动向结合遥感和四维同化方向发展,为今后的提高洪水预报精度研究提供参考。研究成果可为水文、水库调度科技工作者提供技术参考。     

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。     

设计安全值结合水文模型的联合预报法在入库洪水预报中的应用

桂五水库产汇流特性复杂、洪水资料序列较短,常规的基于分布式水文模型的入库洪水预报方法并不适用。提出设计安全值结合水文模型的联合预报法:设计安全值基于初损后损法加单位线汇流,水文模型法基于新安江三水源模型,从防洪安全与兴利角度进行联合预报。在确定两种方法初始参数后,对次洪过程进行模拟,结果表明:两种方法各自模拟精度较高,方法评级分别为乙级、甲级;从防洪安全角度,可选择取两种方法模拟结果的外包线作为入库洪水预报;预报结果偏安全的设计安全值法与预报精度稳定准确的水文模型法联合预报,不仅可应用于桂五水库入库洪水预报,并可为洪水资料序列积累较短的水库入库洪水预报工作提供参考。     

一种无资料地区山洪灾害临界雨量计算方法研究

临界雨量是预警山洪灾害的关键指标。山洪灾害多发生的无资料地区,其临界雨量的确定一直是防灾减灾中的难点。根据暴雨等值线图确定出的设计暴雨与设计洪水在工程实践中已广泛应用,因此,以设计暴雨与设计洪水资料为基础,率定出水文模型参数,再依据调查确定的成灾流量,计算出该防灾对象的临界雨量。选取二水源新安江与SCS两种水文模型,计算了湖北省宜昌市点军区内30个小流域的临界雨量,计算结果表明:1提出的方法对于无资料地区山洪灾害临界雨量计算具有可行性;2基于二水源新安江模型和SCS模型计算的临界雨量合理且二水源新安江模型优于SCS模型。     

基于GIS的华南沿海小流域地区山洪灾害易发区识别

小流域地区是山洪灾害高发区,同时这些地区资料缺乏,给山洪灾害预警造成极大障碍。针对以上问题,选取松岗河小流域为研究区域,探索应用数字高程模型DEM进行山洪灾害空间影响范围的快速提取方法。首先,利用DEM提取小流域河流分级信息和各等级河流出水口的分布情况;然后,运用分布式水文模型,推演特定降雨量时各出水口山洪最大淹没水位;利用GIS技术,将离散的水位数据与数字高程数据叠加获取山洪最大淹没水深数据,并运用空间插值方法模拟山洪淹没信息的空间分布,计算不同降雨量条件下山洪最大淹没水深的空间分布状况,进而实现小流域地区山洪灾害易发区识别。.结果表明该方法能够快速有效模拟特定降雨量条件下小流域山洪淹没信息的空间范围,其直观的范围显示可快速为决策者提供预警信息,为山洪灾害预警提供数据基础。     

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...     

国产多源降水融合及其在小流域暴雨山洪预报中的应用

近期,国家气象中心推出了中国自行研制的多源降水融合产品,理论上,此产品的出现可有效解决国内缺乏监测站点区域的洪水预报预警问题,但是国产降水融合产品在这个领域应用较少,且其数据精度及其在暴雨洪水过程模拟的效用有待进一步评估。本文选取湍河上游后会水文站控制流域作为研究区域,采用模块化时空变源分布式水文模型,以站点降水和国产融合降水作为模型的输入,其中国产融合降水是基于地面雨量站、雷达、FY-2气象卫星三种数据源融合而成,对后会流域2018年两场实测洪水过程进行模拟,用以评估国产融合降水信息的水文模拟效用和数据精度,研究结果表明:国产融合降水产品在降水落区的把握上具有较高的精准度,但在数量上相对于站点观测数据具有一定程度的低估,在两个洪水过程中分别为13.1%和3.4%。在流域径流模拟方面,此融合降水产品具有较高的精度,两场洪水过程的确定性系数均在0.8以上,分别为0.84和0.91。国产多源融合降水产品在无资料流域洪水预报的问题上具有较好的应用前景,研究成果可为评估、改善国产融合降水数据的质量提供案例支撑和技术参考。     

MIKE11HD在慈湖河干流防洪工程中的应用实例

在地形较为复杂的流域,设计洪水及水位计算涉及到上游山洪与下游涝区排涝洪水组合的问题,传统工程水文计算采用排涝模数计算涝区的设计流量与山洪进行叠加的方法,但今年随着下游涝区经济发展,设防标准逐渐提高,排涝泵站规模扩大,采用各省经验的排涝模数计算排涝流量与山洪叠加的方法已经不够安全,无法真是反映暴雨时洪水、涝水实际组合情况。应用MIKE11HD模型,对流域干流建立水动力模型,涝区通过抽排调蓄计算作为流量边界输入,通过比较模型成果和传统计算成果,探讨水力模型在涉及山洪与排涝组合的流域的适用性。     

基于DEM栅格的分布式BTOPMC模型在水文模拟中的应用

应用一个基于DEM栅格的分布式水文模型BTOPMC(Block-wise use of TOPMODEL)模型进行水文模拟研究.该模型结合IGBP全球陆面土壤覆盖与FAO全球数字土壤组成信息,以栅格为计算单元,进行产流计算;汇流采用Muskingum-Cunge法.为了探讨模型的应用范围,将BTOPMC模型与新安江模型应用于湿润流域与半干旱半湿润流域的水文日径流过程模拟,并采用SCE-UA算法进行模型参数优化.结果表明2个模型均能很好地模拟湿润流域日径流过程,在半干旱半湿润流域BTOPMC模型的模拟效果较差,模型的产流机制需要进一步的完善,以扩大模型的应用范围.     

灌区与水库联调中基于GS的日径

日径流过程模拟预报的准确程度对于合理利用水资源于农业灌溉、工业生产、生活用水以及水力发电等具有很重要的意义。日径流预报有很多方法，分布式水文模型是国内外水文界的热门研究课题，将基于GIS的分布式水文模型应用于灌区与水库联合调度系统中，应用李兰教授开发的LL-Ⅱ型分布式水文模型对东风渠灌区白河水库日径流过程进行模拟预报，取得了较好的效果。     

VIC模型在西江流域径流模拟中的应用

基于大尺度陆面水文模型VIC模型,以确定性系数、相对误差为评判标准,以1961-1990年为研究期,对西江流域12个水文站的径流过程进行模拟分析。结果表明:在研究区参数率定期与验证期内,多年径流模拟效果良好,确定性系数较高,相对误差较小;以1975年为例,VIC模型能够基本再现天峨、武宣水文站年内日径流过程。可见VIC模型在西江流域基准年时期具有较好的适用性,可为流域径流预报以及区域未来气候变化对径流变化影响的研究奠定一定基础。     

新安江模型在江西省万安水库流域洪水预报的应用研究

近年来江西省建立了中小河流水文预警预报系统,本文以万安水库流域为例,研究洪水预报方案编制中新安江模型的应用过程,对48个断面预报方案进行统计分析,总结了影响预报方案精度的因素,并提出3种提高预报方案精度的操作方式,利用现有水文站网的河道水文监测信息,可为模型率定提供充分数据;在雨量监测信息的应用过程中,自动过滤无效数据...