用分层马斯京根法作河道洪水演算

针对复式河道中用马斯京根法作洪水演算时,常出现洪水参数K、x值难以概化,整个过程线高、低水段很难拟合的情况,根据马斯京根法的基本原理.结合复式河道中漫滩部分水体的影响,提出了把整个入流过程按河槽形态的变化进行分层处理的分层马斯京根洪水演算方法。该法经在渭河临潼至华阴河段实际运用,其精度较传统马斯京根法有明显的提高。     

马斯京根洪水演算法参数应用研究

根据水利水电工程规划设计中洪水演进的特殊要求以及水电站日调节不稳定流演进的近似计算问题,假定河槽为棱柱体,将按较长时段推求的马斯京根洪水演算法流量演进参数应用于较短时段的流量演算。实例演算结果表明,该方法便捷实用,很好地反映了洪水过程的变化,能够满足工程规划设计的需要。     

改进的马斯京根法在西辽河的应用

本文以西辽河为研究对象,针对西辽河干流下渗损失大,降雨量也较少,极少出现地面径流的产汇流特性,研制了考虑水量损失的改进马斯京根法,建立了西辽河干流控制站的预报方案,并采用历史资料进行模型参数率定.结果表明:5处干流站预报方案精度均达到乙级,可用于西辽河洪水分析及预报,并为风蚀沙土区河道洪水模拟提供了借鉴.     

非线性马斯京根模型参数率定的新方法

本文在分析经典二进制遗传算法不足之处的基础上提出一种改进的混合遗传算法(MGA)，用于对非线性马斯京根模型参数的估计。同其它算法相比显示出求解精度高而且收敛速度快的特点。通过具体仿真计算验证了该方法的正确性，从而为准确估计非线性马斯京根模型参数提供了一种十分有效的方法。     

马斯京根法流量演算系数的分析研究

马斯京根法流量演进系数K,x,在数值不变的条件下应用于河段短时段的流量演算,解决了水利水电工程规划设计中的一些特殊要求和水电站日调节不稳定流演进的近似计算问题。方法的物理基础是假定河槽为棱柱体,经实测资料检验分析,计算精度较高,能够满足工程规划设计的要求。     

马斯京根法在郑家屯洪水预报方案中的应用

文中以郑家屯站历史洪水资料为例,通过流量相关法与马斯京根法两种洪水预报方法的分析对比。论证了马斯京根法在实时洪水预报中的适用性。它比流量相关法理论性更强,方法更科学,精度更高。     

马斯京干洪水方程参数确定的二元线性回归法

文中将线性回归分析原理应用于由实测洪水资料计算马斯京干洪水演算方程中的两个参数Ｋ和Ｘ与试错法相比较，线性加归方法具有，计算过程可以程序化，由计算机完成，计算参数的准确性可以得到保证，消除了试错法中存在的人为因素对计算结果精度影响等优点。     

马斯京根法参数C0、C1、C2取值范围的确定

马斯京根法是一种应用较广的河道洪水流量演算方法,传统上是根据蓄量常数K、槽蓄系数x和计算时段Δt来计算马斯京根法参数C0、C1、C2,然后利用C0、C1、C2进行洪水流量演算。不过目前可以利用优化算法直接确定C0、C1、C2的取值,但是在确定C0、C1、C2的值之前需要给定C0、C1、C2的取值范围。因此首先确定蓄量常数K、槽蓄系数x和计算时段Δt的取值范围,再利用多元函数求极值的方法,首次给出了马斯京根法参数C0、C1、C2的取值范围。由于该取值范围较大,在实际应用中可根据x的取值范围来进一步缩小参数C0,C1,C2的取值范围。此方法在马斯京根法参数优化中具有重要的指导意义。     

差分进化算法在马斯京根模型参数优选中的应用

针对马斯京根模型参数最优估计中求解复杂、精度差等问题,结合绝对残差绝对值之和最小准则,提出应用差分进化算法（Differential Evolution Algorithm）直接优选模型参数。同其它算法相比,实例分析表明该算法具有较强的全局搜索能力和较高的计算精度。为更好地优选马斯京根模型参数提供了一种更为有效的新方法。     

Discussion of Muskingum method parameter X

The parameter X of the Muskingum method is a physical parameter that reflects the flood peak attenuation and hydrograph shape flattening of a diffusion wave in motion. In this paper, the historic process that hydrologists have undergone to find a physical explanation of this parameter is briefly discussed. Based on the fact that the Muskingum method is the second-order accuracy difference solution to the diffusion wave equation, its numerical stability condition is analyzed, and a conclusion is drawn： X ≤ 0.5 is the uniform condition satisfying the demands for its physical meaning and numerical stability. It is also pointed out that the methods that regard the sum of squares of differences between the calculated and observed discharges or stages as the objective function and the routing coefficients C0, C1 and C2 of the Muskingum method as the optimization parameters cannot guarantee the physical meaning of X.     

多智能体遗传算法用于马斯京根模型参数估计

将智能体对环境的感知和反作用的能力与遗传算法的搜索方式相结合提出了一种改进的多智能体遗传算法，用于马斯京根模型的参数估计。该方法中每个智能体代表一个候选解并固定在网格上，为了增加自身能量，它将与其邻域的智能体进行合作或竞争，也可以利用自身的知识进行自学习来增加能量，通过这些智能体与智能体间的相互作用来达到优化模型中参数的目的。应用实例表明，该算法同其他算法相比具有更好的优化性能，从而为准确估计马斯京根模型参数提供了一种更为有效的方法。     

Application of Muskingum routing method with variable parameters in ungauged basin

This paper describes a flood routing method applied in an ungauged basin, utilizing the Muskingum model with variable parameters of wave travel time K and weight coefficient of discharge x based on the physical characteristics of the river reach and flood, including the reach slope, length, width, and flood discharge. Three formulas for estimating parameters of wide rectangular, triangular, and parabolic cross sections are proposed. The influence of the flood on channel flow routing parameters is taken into account. The HEC-HMS hydrological model and the geospatial hydrologic analysis module HEC-GeoHMS were used to extract channel or watershed characteristics and to divide sub-basins. In addition, the initial and constant-rate method, user synthetic unit hydrograph method, and exponential recession method were used to estimate runoff volumes, the direct runoff hydrograph, and the baseflow hydrograph, respectively. The Muskingum model with variable parameters was then applied in the Louzigou Basin in Henan Province of China,and of the results, the percentages of flood events with a relative error of peak discharge less than 20% and runoff volume less than 10% are both 100%. They also show that the percentages of flood events with coefficients of determination greater than 0.8 are 83.33%, 91.67%, and 87.5%,respectively, for rectangular, triangular, and parabolic cross sections in 24 flood events. Therefore,this method is applicable to ungauged basins.     

融冰洪水演进的马斯京根模型

为解决参数率定过程复杂的问题,将河段内的融冰产生的流量视为河段下断面出流的一部分,构建出适用于文开河融冰时期洪水演进的马斯京根模型,并将优化算法应用到模型参数率定的过程中。以黄河宁蒙河段为例,采用试错法、非线性规划法和智能算法中的遗传算法这3种方法对所构建的模型参数进行率定。模拟结果表明:3种方法所模拟的出流过程线均合格;整体上,非线性规划法模拟的精度最高,其洪水的确定性系数D_c为0.980,过程平均相对误差RE为4.840%;而试错法模拟的洪峰流量更为准确,且冰期模拟精度高于无冰期。本研究为融冰洪水演进的模拟提供了一种新方法。     

马斯京根分段演算与水箱模型组合在区间洪水过程预报中的应用

介绍了马斯京根流量演算方法和水箱模型,提出了将马斯京根分段分步流量演算方法与水箱模型相结合进行区间洪水预报的方法,并将该方法应用于渭河林家村站、汉江安康水库站的洪水预报的研究中,实践证明该方法合理可行,可以推广应用到其它的区间洪水预报中。     

基于马斯京根参数K、X的等效河道计算方法研究

河道汇流演算本质上属于水力学问题,为了简便计算发展了一系列的水文学方法,马斯京根法便是其中最经典的方法之一。本文基于马斯京根法中的参数K、X,与特征河长相结合,构建了不同类型的等效河道(矩形、抛物线型)断面下河宽、河道比降和最大水深的计算公式,并在实例中模拟出河道各断面不同时刻的水位、流速、流量等信息。通过在实际河道中验证,结果表明,该方法实现了河道大断面资料的扩充,且具有较高的精度,改进了传统的水文学河道汇流计算模式。该方法将传统水文方法与水动力方法结合起来,有利于实现少资料地区水位、流速过程模拟,为传统的马斯京根法转换为水动力模型计算提供新方法。     

基于马斯京根法的嫩江江桥-大赉段洪水演算

针对嫩江江桥-大赉河段洪水演进不平衡问题,首先分析了1998年前后江桥和大赉两个水文站的径流变化规律;然后引入河道洪水演进损失系数,建立了基于分段马斯京根方法的江桥-大赉河段的洪水演算模型;最后利用1998年后洪水资料,采用粒子群优化算法率定了河道洪水演进参数和洪水演进损失系数,并分析了参数和损失系数的合理性。结果表明,由于受1998年大洪水的冲刷以及河道两岸冲毁的影响,嫩江江桥-大赉段河道洪水传播速度加快,同时在演进过程中洪水向河道外满溢,导致上下游水量不平衡。