基于灰加权关联度模型的相似流域优选

鉴于传统方法选择相似流域时的主观性及相似流域的相似与否属于灰色概念,综合考虑反映各流域特征指标重要性的差异,构建了相似流域灰加权关联度优选模型。采用层次分析法确定指标权重,根据灰关联度最大原则优选相似流域。该模型应用于汀江流域陂下水库相似流域优选,结果表明:相似流域灰加权关联度模型优选出的相似流域与实际情况相符,具有较高的可靠性,可以克服以经验分析为主的水文比拟法的不足。     

基于模糊加权识别模型的相似流域优选研究

传统水文比拟法在选择相似流域时存在主观性,再加上相似流域概念的模糊性,使无资料地区的水文模拟精度不高。以福建汀江流域灈田河陂下水库为例,选择了反映流域特征的4个指标和反映地区气象特征的7个指标,分析了各指标重要性差异,构建了相似流域模糊加权模式识别模型。采用可能度法确定了各指标权重,并根据相对优属度最大原则优选出相似流域。实例应用表明:该模式识别模型优选出的相似流域具有较好的可靠性,适合用于重要水利工程的设计。     

相似小流域流量移用公式推求

相似流域是指在同一气候区内,流域下垫面条件相似,即流域植被、土壤、湖泊率、沼泽率相似的流域。在实际工作中,有些工程在设计流域往往碰到一点水文资料都没有,但又要进行水文分析计算,这时必须选择邻近的相似流域作为参证站,据以分析水文成果,然后移用至设计流域,作为工程设计的依据。本文即阐述这方面的问题,并提出一些移用的公式供有关同行参考使用,不妥之处,请予指正。     

基于集对分析的相似流域选择方法

集对分析（SPA）是处理不确定性问题的一种新理念，认为在一个系统中确定性与不确定性相互联系、影响、制约，并在一定条件下相互转化，用联系度来描述系统的各种不确定性，由此实现对系统的决策。为了改进水文计算中选择相似流域的经验性方法，首次提出了水文计算中相似流域选择的集对分析方法，用联系度来描述设计流域与参证流域的同异反程度。与其他方法相比，该方法具有概念明确、计算简便和实用的特点。     

无资料地区设计洪水的区域频率分析

概述国内外无资料地区设计洪水的研究现状和进展,探讨推求无资料地区设计洪水的区域频率分析方法.以定量计算的模糊集模型选择相似流域组,并应用不一致性测度和不均匀性测度审查流域组的一致性和均匀性;以流域特征值和相似流域移置相结合的方法估算指标洪水;采用P-Ⅲ型分布作为区域增长曲线,同时应用线性矩法估计P-Ⅲ型分布的参数.最后以滠水长堰河流域为设计无资料流域,采用区域频率分析法推求该流域的设计洪水,结果表明该方法值得研究推广.     

参证流域灰色相似选择

水文比拟法是水文计算中的重要方法，其关键在于选择恰当的设计参证流域，本文通过对设计流域和备择参证流域相似特征指标的灰色关联度分析，优选设计参证流域，比较好地解决了目前参证流域选择中过于依靠经验判断和难以定量分析等问题，实例分析表明，该法简捷合理，既避免了人为选择设计参证流域的主观性的盲目性，又使选出的设计参证流域具有较好的代表性和可靠性。     

基于非平权距离系数法的相似流域研究

简要介绍了系统相似性度量中的非平权距离系数法，并将其应用于水文计算中相似流域的选择。应用实例表明，该方法综合考虑流域中多个特征属性的复杂关系，具有较好的实用性，运算简单，易于操作；实际应用效果证明是可行的。     

基于聚类分析的水文相似流域研究

在洪水预警预报中,一些中小流域常常由于水文资料短缺造成分析计算困难。随着流域下垫面地形、植被、土壤等数据的大量获取和数据挖掘技术的不断发展,应用聚类分析等无指导学习方法对流域下垫面大量数据进行分析,根据对象之间距离最近的原则对流域进行分组,得到水文相似流域,从而将有水文资料流域的水文参数应用于水文资料短缺的相似流域,使洪水预报得以实现。选取浙江省118个具有20年以上雨水情资料的流域进行研究,采用流域长度、流域宽度、河长、河流比降、流域平均坡度、流域形状系数、多年平均1,3,6和12 h面最大降水等10个指标,应用主成分分析对数据进行降维,进而对流域进行聚类分析,将浙江省流域分为23个相似组。在分组基础上,选取其中两组中径流资料大于20年的站点进行多年平均最大洪峰、洪量比对,验证水文相似流域分类合理性。结果表明相似流域组内年最大洪峰、年最大平均1,3,6和12 h洪量具有较大相似性,分类较为合理,从统计学角度为浙江省的洪水预警预报提供新的理论与思路。     

基于不同相似度方法的秦岭北麓典型流域相似度研究

为了更准确地进行流域相似识别,为无资料流域寻找合适的参证流域来估算其水资源状况。以陕西省西安市秦岭北麓5个典型流域为研究对象,通过提取其气候、下垫面和径流三方面的9个特征因子,结合变异系数法赋权,采用加权余弦相似度和加权欧氏距离相似度分别计算流域之间的相似度,再采用新安江模型进行参数移植验证。结果表明：加权余弦相似度准确性优于加权欧氏距离相似度,较适宜于研究流域的相似度计算。研究成果可为该地区的径流量估算和水资源开发利用等提供科学参考。     

无测站流域径流预测区域化方法研究进展

无测站流域径流预测是地表水文研究的难题与挑战,而区域化方法,即将水文信息从有测站流域移植至无测站或缺测站流域估算径流量的过程,则为该问题提供了有效的解决办法。由于不同流域地文属性及气候特征各不相同,目前并无通用的方法,回归法、空间近似法及物理相似法是径流预测区域化研究中最常用的三种方法。基于此,本文阐明了三种方法的基本理论,综述了其研究进展、适用性及局限性,分析了区域化研究中常用水文模型及流域特征因子遴选的依据,总结了误差检验及不确定性分析的方法,并展望了径流预测区域化研究的未来发展方向。本文可为无测站流域区域化方法的选择提供基本依据与科学参考。     

A physically based stochastic-deterministic procedure for the estimation of flood frequency

A procedure based on the method of derived distributions is proposed for the estimation of flood frequency from ungauged watersheds. The results of previous research on rainfall characteristics and watershed response are incorporated into the proposed procedure. These rainfall characteristics are storm depth, storm duration, space and time distribution. A simplified watershed model is used which has previously given good simulation of the watershed response. Some of the rainfall and watershed model parameters are stochastic in nature and are assumed to follow various probability distributions. Monte Carlo simulation is used for the generation of the various parameter values and simulation of the peak flow hydrographs. After 5000 realizations, the frequency of the hourly and daily peak flow and the flood volume is estimated. The proposed procedure is applied to eight coastal British Columbia watersheds and the results compare well with the observed data and with fitted probability distributions. The method is easy to apply, requires limited data and is shown to be reliable. Sensitivity analysis shows that the procedure is not very sensitive to uncertainty of the parameter values and is not dependent on the parameter probability distributions used.     

The Improvement in GWLF Model Simulation Performance in Watershed Hydrology by Changing the Transport Framework

The correct and reasonable delineation of actual hydrologic processes is a footstone for the effective simulation of pollutants in watershed models. In this study, a simple but comprehensive semidistributed modeling approach based on the generalized watershed loading function (GWLF) was modified to enable the accurate simulation of hydrology in watersheds. The frame of the original GWLF model (ORM), with a lumped hydrological parameter, was modified by adding channel routing processes, which made it possible to introduce the concept of subbasins. Then, the revised GWLF model was applied to the Luanhe watershed (30,000 km²) on a monthly bias in comparison with the ORM and the previously revised version. The sensitivity analysis and generalized likelihood uncertainty estimation (GLUE) uncertainty analysis were individually conducted to evaluate these modifications. Eventually, we compared four extreme conditions for the daily streamflow simulations of the three model versions in the Tunxi watershed but without calibration. All of the results indicated that the stability and accuracy of the model and the validity of the parameters were all enhanced and improved by the new revised version of the model, which provided reliable simulation results and indicated that it is a prospective tool to support watershed management.

     

基于相似流域法的SWAT模型模拟黄河中游无资料地区径流

选用黄河中游两个小流域,基于相似流域法探求分布式水文模型SWAT在黄河中游小流域无资料地区径流模拟的适用性。通过距离、流域面积相近及属性相似的方法,用已知流域率定参数移植到无资料流域进行径流模拟。选取2009-2013年的日径流与月径流进行模型率定,以效率系数(NS)和决定系数(R2)为评价指标,率定出4个模型敏感系数,并用2014-2016年的日径流与月径流进行模型验证。结果显示:率定期月径流模拟的R2为0. 76,NS为0. 70;日径流模拟的R2为0. 70,NS为0. 64;验证期月径流模拟的R2为0. 82,NS为0. 74;日径流模拟的R2为0. 78,NS为0. 68。说明基于相似流域法的SWAT模型对于无资料的小流域月径流量模拟具有很好的适用性。     

SWAT模型径流模拟的校正与不确定性分析

为比较SUFI-2和GLUE两种常用的SWAT模型校正与不确定性分析方法的优劣,以三峡库区大宁河流域为研究对象,应用Arc SWAT 2012对大宁河流域进行径流模拟,并分别基于SUFI-2和GLUE方法进行校正和不确定性分析,进而从模型模拟结果的不确定性、拟合效果、运算效率和参数不确定性分析等方面对SUFI-2和GLUE进行比较。结果表明:SUFI-2和GLUE都可以较好地应用于大宁河流域SWAT模型的校正和不确定性分析,但SUFI-2方法能通过较少的模拟次数获得更小的模拟不确定性带以及更佳的拟合效果,而GLUE方法在参数不确定性分析方面的表现更佳。对于SWAT模型径流模拟,建议用SUFI-2方法进行校正和模拟结果不确定性分析,用GLUE方法进行参数不确定性分析。     

流域综合治理的多维嵌套理论与技术体系

在分析流域综合治理发展历程基础上,提出了流域综合治理的基本概念,构建了流域综合治理系统的多维嵌套理论构架,即主要体现在时间维、空间维、要素维、过程维以及调控维5个维度的耦合关联,提出了流域综合治理的三大关键技术体系:机理辨识技术体系、定量综合模拟技术体系以及优化决策技术体系,旨在为我国流域综合治理实践提供支撑。     

组件式流域模拟模型集成技术进展及发展趋势

组件技术与计算机技术相结合能克服传统建模方式难以解决大规模系统模拟集成的缺陷,可有效促进流域模拟模型集成的发展。为此,从模型组件化的可移植性、灵活性、扩展性、与第三方软件集成等方面分析了组件技术在流域模型集成中的重要作用,分析了国内外组件式流域模拟模型集成技术的发展现状,进而提出国内流域模拟模型集成系统存在的问题。最后,从数字流域模型平台化、基于云计算模式的模型集成、模型应用的组件化等方面,探讨了流域模拟模型集成系统的发展趋势。     

小流域暴雨山洪水文模型与水动力学方法计算比较分析

针对小流域暴雨山洪精细模拟问题,提出了小流域时空变源混合产流模型,以小流域为单元构建了暴雨山洪分布式模拟模型,开发了可视化时空变源分布式水文模型软件FFMS和水动力学计算软件FHMS。以宝盖寺小流域场次暴雨洪水计算为例,分别采用水文学和水动力学方法计算了小流域暴雨山洪过程,并分析了两种方法的计算精度、效率、实用性等。案例研究结果表明:(1)水文与水动力学方法均可实现小流域暴雨山洪的模拟,模拟结果与实测基本一致;(2)对于无资料小流域暴雨洪水计算,水文学建模速度快,计算效率更高,水动力学方法建模和计算效率更低;(3)在复杂地形条件下暴雨洪水形成机理、演进过程模拟方面,水动力学计算结果更加精细和准确;在山区中小流域洪水预报预警方面,水文学方法更加实用。     

利用GIS和RS技术分析青藏高原风火山小流域地形地貌特征

以30×30m DEM为基础,在GIS技术辅助下,以青藏高原风火山小流域为例,设计了水文响应单元划分的实现方案和算法,并结合不规则网格的有限体积法,进行流域水文模拟方式的探讨。从DEM中提取子流域,利用遥感图像进行土壤覆被类型划分,使得生成的每个水文单元有单一的土壤覆被类型,并根据所得类型图,进行流域积水面积阈值的求取;结合有限体积法不规则网格技术,对流域网格划分进行讨论,确定用于微分方程求解的编码方式。结果表明:结合RS和GIS能较准确地划分流域土地利用类型,求取河网集水面积阈值,划分流域网格单元和存储结点数据,实现了分布式流域建模的空间离散化,用于冻土草地区模型数值模拟具有方便、可行性。     

Estimation of Design Flood Hydrograph for an Ungauged Watershed

Based on the physiographical features of the studied watershed of 102.5 km² in northern Ontario and the meteorological data of one nearby climatic station, through the combination of the regionalization of flood and the HEC-1 modeling, this article presents an approach that may be used to determine the desired peak flows for the ungauged watershed. The empirical equations used to determine the desired peak flows were developed by the Cumming Cockburn Ltd. (CCL) who has carried out the studies on flood regionalization by using flow data at 380 gauging stations in Ontario. CCL has proposed four methods to estimate peak flows, namely 1) regression method describing multiple linear relationships between flood flow and related parameters; 2) index flood frequency curve; 3) regional flood frequency curve and 4) isoline map for unit peak flow. The desired peak flows for studied watershed determined by CCL methods were used to calibrate the HEC-1 model for the rainfall-runoff simulation for this watershed which consists of 15 subwatersheds. Through slight adjustment in the CN number used in the HEC-1 model, the calibrated HEC-1 model could be used for rainfall-runoff simulation for this ungauged watershed. This approach could be recommended for hydrological design and watershed management for ungauged watersheds provided the analyses of flood regionalization could be conducted. In addition, comparing to the Bavaria forest region, Germany, some questions have been discussed in this article.     

流域洪水计算模型系统的拓扑关系分析

本文提出了一个实用的分析流域洪水计算的拓扑分析方法。此方法的核心思想就是将流域概化为一张节点图，对节点的属性、联接方式以及拓扑关系进行分析，运用邻接表、邻接矩阵和深度优先遍历的方法解决了模型之间的集成问题。该方法能够应用于流域洪水预报调度决策支持系统当中，提高系统运行的效率，是一个简明但行之有效的流域洪水计算模型系统集成的方法。