产流误差平稳矩阵的系统响应修正方法

为提高洪水预报的精度以及修正结果的稳定性,提出了产流误差平稳矩阵的系统响应修正方法。该方法基于产流误差动态系统响应曲线修正方法,通过引入产流误差平稳矩阵,在计算方法中增添了稳定约束项,使时段产流修正值相互联系,增强了修正结果的稳定性。应用动态系统响应曲线,反演计算出较稳定的产流误差,对时段产流进行修正。将产流误差平稳矩阵的系统响应修正方法应用于滩坑流域,并与产流误差动态系统响应曲线修正方法相比较,结果显示,对于流域的17场历史洪水,前者修正结果的稳定性明显优于后者,修正效果也有所改善,适用情况更加广泛。新方法具有一定的物理基础且不损失预见期,值得进一步推广与应用。     

泊松分布在水文频率计算中的应用

超定量洪水频率分析通过设定阈值选取洪水样本系列并进行频率分析。采用对比年极值选取样本方法可从基本观测资料中获取更多的信息,从而可提供更多对工程有影响的洪水频率特性。进行超定量洪水频率分析首先应选择合适的阈值,该值的选取是判别超定量洪水发生次数是否服从泊松分布的重要条件。通过对黄河干流几个主要水文站洪水系列进行超定量洪水频率分析,采用P-Ⅲ线型分布拟合,初步检验了基于泊松分布的超定量洪水频率分析在黄河流域的适应程度。     

考虑预见期降水的三峡水库区间洪水预报模型研究

 选用长江三峡水库区间流域的历史雨洪资料与短期定量降水预报资料,编制三峡水库区间流域洪水预报模型,并将区间定量降水预报与区间洪水预报模型相耦合,研究了预见期降水对洪水预报的影响。提出了一个随机降水模型,随机生成 500组序列作为降水预报值输入到区间洪水预报模型,并以均值作为预报结果发布。方案比较结果表明,考虑预见期内的降水预报可提高三峡水库的洪水预报精度。     

老挝南屯2电站调节坝创新型溢洪道设计

2011年洪水事件之后,有关机构对南屯河流域的水文资料进行了复核更新,修正了南屯2水电站的洪水峰值,以避免在特大洪水和极端条件下,坝体结构失稳,危及下游安全并造成损失。提出了新建一条溢洪道,且通过比选决定采用自由流溢洪道方案。简要介绍了南屯2水电站的概况及相关背景,对新建溢洪道的方案比选、设计特点和植被选择作了阐述,并明确了在溢洪道建设期间应注意的相关问题。     

烟台市降水特性分析及应用

水资源量计算和设计洪水频率计算中采用不同系列年限的降水资料会产生不同的计算结果,资料系列的代表性在计算中起到了相当重要的作用。结合青岛和烟台两站较长系列降水资料,用不同方法分析了系列的代表性,并提出了在实际应用中的修正方法。     

烟台市降水系列代表性分析

水资源量计算和设计洪水频率计算中采用不同系列年限的降水资料,会产生不同的计算结果。资料系列的代表性在计算中起到了相当重要的作用,结合青岛和烟台两站较长系列降水资料,用不同方法分析了系列的代表性,并提出了在实际应用中的修正方法。     

实时水文气象预报研究

水文预报同气象预报的有机结合可以增长洪水预报的预见期，提高预报精度。为洪水预报服务的定量降水预报方法，必须在输入量的获得、计算量的大小及预报值的时空尺度等方面，适应实时洪水预报的要求。在分析国内外水文气象预报方法和为洪水预报服务的定量降不预报技术后，简要介绍了一个为实时洪水预报服务的概念性定量降不预报模型。该模型是以ＧＢ模型为框架，对模型中的水分输出部分作了修正，使用了凝结水粒数浓度γ分布，建立了     

太湖流域典型洪水的降水和水位要素解析

为加深对流域洪水运动规律的认识,开展了太湖流域2020年洪水与2016年、1999年和1991年3场历史洪水的对比分析,全面剖析了4场流域性洪水对应的降水、水位要素的异同。结果表明:在降水时程分布上,1991年、1999年和2016年致洪降水过程比较集中但存在间歇期,而2020年致洪降水可视为一次连续降水过程,累积雨量大但时程分布较均匀;在降水空间分布上,1991年与2016年洪水期降水为“北部型”降水,北部水利分区致洪雨量明显高于其他分区,1999年为“南部型”降水,南部水利分区致洪雨量明显高于其他分区,而2020年则为“全流域型”降水,各水利分区致洪降水差异相对较小。受降水过程影响,1991年、1999年和2016年洪水期太湖水位上涨过程中存在一定回落或平稳期,但2020年洪水期太湖水位表现为持续性上涨过程。2020年洪水期南部浙西区代表站最高水位明显超过了1991年和2016年,但北部湖西区和武澄锡虞区水位情势不及1991年、1999年和2016年严峻。总体上,2020年太湖流域洪水规模与强度低于1999年等年份,其灾害损失也较小,但对流域及区域设计暴雨、洪水计算和洪水调度仍具有重要参考价值。     

基于协整理论的淮河流域上游洪水预报实时校正方法

为了提高淮河流域上游的洪水预报精度,引入计量经济学中的协整理论与误差修正模型用于洪水预报实时校正;同时为了解决自回归算法无法针对非平稳序列建模以及序贯相关性问题,构建了基于误差修正概念的自回归误差修正模型。以淮河鲁台子站以上流域为研究区域,基于分布式垂向混合产流模型模拟结果,分别构建一阶至三阶自回归模型、误差修正模型和基于误差修正的自回归模型对模拟结果进行校正,采用修正效果评价系数、确定性系数、洪峰相对误差、径流深相对误差和峰现时差5个评价指标,分析对比各校正模型对流域2003—2014年10场洪水的校正效果。结果表明:3种实时校正方法均对淮河流域上游洪水有一定的校正效果,其中,自回归模型校正效果最差,排除误差序列非平稳的两次洪水后,其平均修正效果评价系数为0.20;误差修正模型能够有效校正预报洪水,其平均修正效果评价系数为0.76;基于误差修正的自回归模型校正效果较好,与传统自回归模型相比,对洪峰流量的校正效果显著提高,其平均修正效果评价系数达到0.98,可用于淮河流域上游洪水预报的实时校正。     

产流误差平稳矩阵的系统响应修正方法参数分析

为进一步提高洪水预报精度,扩展产流误差平稳矩阵的系统响应修正方法的应用范围,首先通过理论推导,比较了产流误差动态系统响应曲线修正方法与产流误差平稳矩阵的系统响应修正方法的特点,比较结果表明后者具有更强的修正稳定性以及更好的修正效果;然后通过理想案例和实际案例对该方法应用效果和参数选取进行讨论,应用结果显示产流误差平稳矩阵的系统响应修正方法应用于达开水库流域具有较好的修正效果,明显提高了洪水预报精度;参数分析结果显示存在一个最优的权重系数使得修正效果达到最佳,并且在实际流域上权重系数取值幅度较大。     

Water storage strategy in post-flood period for hongze lake based on flood utilizationEI北大核心CSCD

基于洪泽湖的地理地形特征,采用MIKE平台构建了湖泊及其蓄滞洪区联合运用的水文水动力模型,实现了对湖、陆水流运动和水量交换与控制的精细化模拟,并制定了后汛期不同蓄水时机和蓄水方案构成的蓄水策略样本库;通过丰、平、枯多种来水情景大规模的数值模拟,对不同典型年蓄水策略进行了评价和优选。结果表明:若洪泽湖后汛期来水属于丰水年系列,应于9月10—20日偏后期伺机蓄水,采用“先泄后蓄”、泄水效率较高的蓄水策略,尽量避开完整的洪水过程;若来水属于平水年系列,应于9月10—20日偏前期伺机蓄水,采用“先泄后蓄”、泄水效率较低的蓄水策略,在洪水的退水阶段起蓄;若来水属于枯水年系列,应于8月31日—9月10日起蓄,采用“先蓄后泄”的蓄水策略,泄水效率的选择应结合来水预报信息,在洪水的起涨段或中段即可拦蓄。     

降水预报产品在不同水文气象分区中小流域的 适应性评估

以位于不同水文气象分区的屯溪流域和绥德流域为研究对象,选取 TIGGE(THORPEX?Interactive?Garnd Global?Ensemble) 数 据 集 中 NCEP（ National?Centers?for?Environmental?Prediction） 、 ECMWF（ European?Centre?for Medium-range?Weather?Forecasts）、CMA（China?Meteorological?Administration）3 种预报产品的 2010—2015 年控制 预 报 数 据 , 基 于 分 位 数 映 射 法 中的 QUANT（ non-parametric ?quantile ?mapping ?using ?empirical ?quantiles） 法 和 RQUANT（non-parametric?quantile?mapping?using?robust?empirical?quantiles）法进行预报降雨修正,并采用多分类预报 检验、连续型预报检验和概率型预报检验等方法,对不同水文气象分区、不同预报产品和不同修正方法进行比较 与适用性分析;同时,以屯溪流域实测降雨为例,通过增加噪声项对降雨重采样,基于新安江模型分析降雨不确定 性对水文模拟结果的影响。结果表明：在研究流域,所选的预报产品对无雨和小雨期的预报精度都较高,但随着 降雨量的增加,各产品的预报能力均出现较为明显的下降。多分类和连续型检验表明绥德流域的降雨预报效果 更佳,NCEP 和 ECMWF 在研究流域的整体预报精度较高,CMA 的整体预报精度在研究流域略低于其他产品。各 产品在修正后大部分检验指标预报精度提高,其中：ECMWF 在绥德流域修正后预报精度最高,对两种修正方法都 有很好的适用性;在屯溪流域,NCEP 和 ECMWF 在不同修正方法后各指标预报精度各有高低,CMA 在修正后仅 在大雨量级的 TS 评分预报精度高于其他产品。降雨的不确定性会对水文模拟产生消极影响,并导致参数的不确 定性和水文模拟精度的下降。     

考虑水文非一致性变异的河道基本生态流量

考虑水文非一致性变异提出河道内基本生态流量阈值的计算方法与模型,并将其应用于湟水干流上游西宁断面进行例证。采用Mann-Kendal检验和滑动t检验进行水文非一致性变异综合诊断,经还原修正以水文变异前天然流量过程为基准,分别利用广义极值分布流量众值法、历时曲线法、改进年内同频率展布法计算河道内生态流量过程,取其外包线作为河道内基本生态流量阈值。结果表明,西宁站年径流量时间序列突变点是2000年,经还原修正,利用天然径流资料计算得到西宁站枯水期、平水期、丰水期的基本生态流量阈值下限均值分别是11.0、17.6和27.5 m3/s,阈值上限均值分别是17.0、35.6和56.0 m3/s。与已有结果对比,生态流量阈值计算方法具有一定的合理性,更加贴近具有季节性的湟水干流水文生态系统。     

基于洪水分级的两江电站洪水预报方案研究

本文以两江电站为研究对象,针对传统洪水预报方案中没有考虑洪水分级的问题,将洪水分为大、中、小3个等级,编制了基于洪水分级的洪水预报方案。方案中,以泰森多边形对流域进行分块,预报模型采用三水源新安江模型和实时校证算法;采用人工经验与粒子群算法结合的方法,利用2000—2015年的资料,率定了不同类型洪水的模型参数。采用2016年洪水资料对预报模型和实时校正算法进行了验证。结果表明,本文洪水预报方案优于洪水不分级方案,率定出的模型参数适合不同等级的洪水,采用的实时校正算法可以提高预报精度。     

基于风险的非一致性设计洪水及其不确定性研究

研究非一致性条件下的设计洪水对水利工程规划设计、防洪决策等具有重要意义,当今国内外研究方法主要集中于时变矩法,然而,该方法对于某一设计频率推求出的每年一个设计值很难用于实际。水利工程设计需要量化两方面的基础信息,工程设计使用年限及设计使用年限内水文风险。本文尝试将水文风险的概念引入到非一致性条件下设计洪水研究当中,其中选取更具物理意义的气象因子作为洪水频率分析的协变量,进一步结合大气环流模型(General Circulation Model,GCM)输出数据的统计降尺度结果推求特定设计使用年限内某一水文风险下的设计洪水,并与传统以时间为协变量的情况进行比较。选取渭河流域洪水序列作为实例研究。结果表明:两种协变量情况下非一致性设计洪水及其95%置信区间相比于一致性假设情况存在明显差别,并且以气象因子为协变量的非一致性设计结果相比于时间为协变量更为合理。本文方法所得设计结果可为水利工程规划设计及防洪决策提供一定参考依据。     

考虑暴雨中心的子流域划分在洪水预报中的应用

为研究降雨分布不均对水库近坝区洪水预报精度的影响,以五强溪近坝区流域为研究区域,选取 2014—2020 年 20 场历史洪水资料,采用反距离权重法绘制流域暴雨中心图,并据此进行子流域划分,其中,13 场 洪水用于模型率定,7 场洪水用于模型验证。选取 2021 年 4 场洪水进行检验,对比分析仅依据自然子流域划分和 考虑暴雨中心的洪水预报结果。结果表明：两种子流域划分方法在其最优参数下的洪水模拟精度相似,考虑暴雨 中心划分的洪水模拟确定性系数均值为 0.83,略高于仅依据自然子流域划分洪水模拟确定性系数,4 场洪峰误差 均在 10％以内,洪量误差均在 20％以内,达到了甲级精度标准,说明考虑暴雨中心对子流域进行划分是合理的。     

基于SWMM和层次分析法的调蓄池预选址方案选择

近年来频发的内涝给城市排水防涝带来严重挑战。调蓄池是城市内涝防治系统的重要组成部分,而调蓄池预选址的选择,关系到调蓄池的效益和成本,也影响后续优化求解。为合理选择调蓄池的潜在位置,根据内涝防治标准,基于SWMM模型,选取积水深度、积水范围、积水时间、调蓄池造价、节点重要性等5项指标,借助层次分析法,建立了量化评价框架,探讨了基于预选址指数的雨水系统调蓄池预选址方案的选择方法,并进行了应用案例验证,研究表明:调蓄池的位置选择对内涝积水削减比例有重要影响;所提出的方法有一定的可行性和实用性,借助该方法可以得到较好的预选址方案。本研究成果可为城市内涝防治调蓄池选址工作提供技术支撑。     

基于互信息的湖泊日水位预测——以西洞庭湖为例

鉴于传统的湖泊水位预测在输入因子选择时具有一定的盲目性,以西洞庭湖为例,利用基于互信息的输入因子选择法建立了日水位预测模型。按河流生态功能将水文年划分为枯水期、汛前涨水期、汛期、汛后退水期4个时期,然后分期计算影响湖泊日水位的自变量与日水位的互信息,并引入广义相关系数将互信息归一化,选出各时期互信息最大的自变量因子作为模型的输入变量。经过模型计算与数据分析可得:F检验结果显著,回归值与实测值的相关度高,剩余标准差小。由此证明用互信息筛选出的因子作为模型的输入变量能取得较好的精度并在实际中易于操作。     

荆江大堤观音寺堤段减压井灌淤现场试验研究

本文阐述在荆江大堤观音寺堤段进行的现场灌淤试验。通过对地下水动态的分析,阐明减压井中氧化还原电位和溶解氧含量随江水位的变化规律,由于荆江大堤的特定工程地质、水文地质条件以及长江水流动态决定了荆江大堤堤基减压井灌淤的发生和发展。由此提出在汛期高水位时流向井的水只来自江水,汛期减压井应全部投入运行。文中列举渗流量的变化,氧化还原电位的分布以及试样各部位铁含量的变化等,论证所提电化学方法是一种防治减压井灌淤的有效方法。文中还提出,为防止减压井失效,应选择适应荆江大堤特定水文地质条件的材料以及尺寸等。