和田绿洲地下水位短期季节性变化趋势预测方法研究

利用塔里木盆地南缘和田绿洲4眼观测井的2001年-2004年逐月实测平均地下水位埋深资料,基于帕森斯季节性指数理论,分别建立了季节性地下水位埋深动态变化预测模型,并进行了趋势预测检验.结果表明:各观测井地下水位帕森斯季节性指数模型拟合差≤0.10 m的月数占总检验月数的比例为66.7%,拟合差≤0.20 m且>0.10 m的月数占总检验月数的比例为29.2%,拟合差>0.25的月数占总检验月数的比例为4%;各观测井预测误差40.10 m的月数占总预报月数的比例为41.7%,预测误差≤0.20 m且>0.10 m的月数占总预报月数的比例为37.5%,预测误差>0.20 m的平均为12%,说明帕森斯季节性指数模型可以对短期和田绿洲地下水位动态趋势进行预测.     

圆形隧洞开挖纵横断面图绘制及方量计算系统的开发与应用

为了使测量人员从枯燥繁琐的测量数据处理工作中解放出来 ,结合当前计算机技术和隧洞施工的实际情况 ,自选开发了圆形隧洞开挖纵横断面绘制及方量计算系统 (以下均简称系统 )。采用南盘江天生桥二级水电站Ⅲ号引水隧洞桩号 0 +377 15～ 0 +4 95 36m之间的 13个断面测量数据 ,应用该系统可以得出此洞段 13个开挖横断面图及任意角度的纵断面图 ,而整个输入到输出的过程只需 40min ;若用传统方法 ,大约要用 10h。同时 ,该系统还能确定隧洞断面实际开挖中心 ,并可通过与设计中心对比 ,量化开挖施工中的实际控制水平 ,为施工管理人员掌握隧洞开挖情况 ,提供了量化数据 ,真正有效地提高了施工管理水平     

基于能量方程和曼宁公式的断面平均水深计算

为改善目前在黄河高含沙大洪水下的流量测验精度,对基于能量方程和曼宁公式的断面平均水深与断面平均流速的关系进行了分析。结果表明:流量大于3 000 m3/s时,吴堡、龙门两站利用该方法计算的水深误差小于30%的测次占总测次的比例分别为98.9%、79.1%;流量分级步长越短,模拟结果越精确,但在实际使用过程中会变得繁琐,需要根据测验精度要求和实际情况决定流量分级步长。     

水位～流向系数关系曲线

在水文测验中,存在一个流向偏角问题,如不改正,流速将会造成较大误差,偏角在10°时,误差为1.5%,偏角在25°时,误差可达10%。例如:我站在1974年9月12日的一次实测中测得最小的流向偏角是6′,最大的流向偏角是37°13′,其中第8条垂线流速,实测为0.48米/秒,经流向改正后,垂线流速改为0.38米/秒,相差0.10米/秒;若不考虑流向改正,则第8条垂线流速误差偏大26.3%。这次测量中的综合误差,反映在全断面总流量中,即不作流向改正时,流量为663米~3/秒,改正后,流量为594米~3/秒,其误差为11.6%。它远远超过了允许误差。“合向量线法”,只能确定一个较好的断面方向,但不能消除流向偏角引起的误差。因     

基于MIKE模型的珠江三角洲洪潮数值模拟分析

珠江三角洲口水系纵横,水动力条件复杂多变,造成对河口地区进行数值模拟存在一定困难。尝试利用MIKE建立水动力模型对该地区洪潮进行数值模拟;对于河道的数值模拟,采用“半耦合”技术,一维出口边界固定为水位边界,一维计算结果为二维提供流量边界条件;二维进口固定为流量边界,二维计算结果为一维提供水位边界条件。结果表明：主要站点计算潮位特征值与实测潮位相比,误差均小于0.10 m,计算潮位过程与实测潮位过程吻合,相位误差基本小于0.5 h;最大流速出现时间偏差小于0.5 h,流速过程线的形态基本一致;主要站点断面计算最大涨落潮流量与实测最大涨落潮流量误差一般小于10%,河网区各水道糙率值基本为上游河道大于下游河道,符合河道糙率沿程变化的自然规律。说明基于MIKE水动力模型在进行珠江三角洲数值模拟是可行的,对于相关生产项目的开展具有一定的参考价值。     

基于1次实测流量的洪水过程流量推算方法

基于1次实测断面流量资料,依据水位变化引起垂线水深与流速的变化关系,获得多个水位变化后相应的流量数值,作为水位—流量关系数据参与定线。结果表明:1Q+h分析法流量推算的平均误差绝对值为7.94%,系统误差为0.53%,70%保证率的推算误差绝对值为9.68%,90%保证率的推算误差绝对值为16.0%,72.7%的年份可以保证70%保证率的推算误差绝对值小于10%;2Q+Z分析法流量推算的平均误差绝对值为6.88%,系统误差为0.16%,70%保证率的推算误差绝对值为7.78%,90%保证率的推算误差为15.3%,从年份来说,85.7%的年份可以保证70%保证率的推算误差绝对值小于10%。建议洪水过程中以较高的精度进行流量测验,从以往的要求测验次数转变到要求测验精度上来,在洪水过程中应力争用常测法测验,为洪水过程采用分析法推算流量提供条件。     

大樟溪入汇对乌龙江洪水水动力影响研究

为研究大樟溪入汇对乌龙江洪水水动力的影响,采用二维数学模型计算分析了不同洪水工况下乌龙江河道流量、水位及流速分布特征。结果表明:50 a、100 a、200 a一遇工况下,乌龙江流量分别减少125 m~3/s、167 m~3/s、190 m~3/s,相应分流比减少0.38%、0.47%、0.50%;乌龙江进口至峡兜河段洪水位壅高幅度分别为0.10～0.28 m、0.10～0.35 m、0.10～0.42 m,大樟溪入汇对入汇口上游乌龙江河道水位的影响更大;入汇口上游河段流速减小幅度基本在0.10 m/s以下,其中由支干流水流相冲引发的水体滞留区流速最大分别减小0.26 m/s、0.26 m/s、0.31 m/s,入汇口下游左侧主河槽部分流速增幅基本在0.10 m/s以上、右侧支汊除上段流速增幅达0.10 m/s以上以外其余区域流速增幅均小于0.10 m/s,入汇口下游近右岸侧回流区流速最大分别减小0.20 m/s、0.20 m/s、0.20 m/s,大樟溪入汇对入汇口下游乌龙江河道流速的影响更大。     

无资料或少资料区河流流量监测与定量反演

河流流量是流域水循环和水文计算的关键因素,受复杂地形、恶劣气候或经济、政治等因素的影响,无资料或少资料区水文站点的建设、维护和流量测量极为困难。为解决上述问题,将常见的河道过流断面概化为三角形断面和幂函数型断面两种形态,通过水力分析建立水面宽与流量函数关系的一般表达式,结合实时、高效、观测范围广和数据量大的遥测技术,提出了一种适用于无资料或少资料区的、水力学与遥感相耦合的径流反演方法,并基于模型实验和野外实测资料对提出的方法进行了校验。根据模型实验水面宽反演的56组流量,相对误差平均值为18.77%;其中,40组数据与实测流量的相对误差小于20%,占比为71.43%。根据野外实测水面宽反演的流量,相对误差平均值为20.71%;其中,64.66%的数据与实测流量的相对误差小于20%,86.03%的相对误差小于30%。本文提出的方法能够较为准确地反演河流流量,为无资料或少资料区径流的实时高效监测提供了一种解决方案。     

基于垂线流速模型的雷达法断面流量测流精度分析

利用雷达多普勒流速仪进行测流是目前成本较低的实时自动测流方法。传统的雷达多普勒流速仪获得断面单条垂线上的表面流速,一般采用代表流速法建模计算断面流量,导致水位变幅剧烈的断面测流误差较大。本文基于表面流速数据的垂线法测流模型,采用雷达式二合一传感器获得断面的垂线表面流速和水深实测数据计算断面流量,并以新田水文站断面测流为例,与缆道流速仪法的测流数据结果进行对比验证。结果表明垂线平均流速相对误差在 5%以内的合格率达到 75%,断面平均流速相对误差和断面流量相对误差在 5%以内的合格率均达到 67%,故仅需布设两个雷达测速仪即可达到相对误差小于 5%的高精度测流,在自动测流站中有较好的应用。     

小浪底水库拦沙初期黄河下游冲淤效果分析

根据实测资料分析了1999年11月～2007年10月小浪底水库拦沙初期黄河下游河道冲淤变化情况,结果表明:①小浪底水库运用8年来,累计冲刷量为10.549亿m3,其中汛期冲刷量占全年冲刷量的69%,花园口洪峰流量大于2 000 m3/s的洪水冲刷量占总冲刷量的38%,6次调水调沙冲刷量占总冲刷量的20%;②下游河道冲刷量具有两头大、中间小的特征,冲刷强度沿程逐渐减弱,高村以上河段的断面形态调整为展宽和下切同时进行,高村以下河段以下切为主;③下游河床明显粗化,主槽过流能力明显增加;④平滩流量基本为3 650-5 800 m3/s,部分河段仍小于4 000 m3/s的低限标准.     

TES-71 泥沙监测系统在高州水文站的率定分析

河流悬移质泥沙含沙量是重要的水文参数,含沙量的实时监测是水文监测的薄弱环节。为提升水文测报的智能化、自动化水平,茂名水文分局引进TES-71泥沙监测仪。实测数据分析发现含沙量0.167kg/m3为关系曲线的分界点。对数据进行分段率定,高含沙量时泥沙监测仪显示值与实测含沙量具有良好的相关关系,随机不确定度为17.4%,系统误差为-1.2%,满足二类精度水文站单一线法的定线精度,TES-71泥沙监测仪适用于高州水文站泥沙的高沙监测。低含沙量时段的输沙量占年输沙量的比重平均值为22.3%;虽然未满足规范要求但关系较为清晰,通过低含沙量时段关系线反推输沙量,数据平均相对误差为±5%以内;总体误差较小,有继续比测的价值。     

长江中游宜昌至汉口河段洪水模拟研究

在简要介绍了系统模型基本原理以及率定参数方法的基础上，选择沙市、螺山、汉口3个长江干流控制断面和主要支流控制站的历史实测资料，应用多输入单输出系统模型模拟预报长江洪水过程，选取发生大洪水的1981，1982，1983，1995年和1996年汛期资料作为率定期资料，以1998年资料作为检验期资料，计算结果得到了较高的精度，模型效率系数超过97％，洪量相对误差小于1．5％。     

提高杭嘉湖巡测水量精度浅析

2007年实现杭嘉湖水文巡测区域大包围。通过对2007—2010年包围区域进出水量分析,入境水量均小于出境水量,尽管相对误差在标准允许值范围内,但其绝对误差约为10亿~15亿m3/a。进一步提高测验精度,查找误差来源,提高杭嘉湖巡测水量精度,值得探讨。     

改进的WEAP模型在水资源管理中的应用

在水资源评价和规划模型(WEAP)的基础上耦合多边形网格地下水三维流有限差分模拟系统,建立了WEAP-Tsinghua模型。该模型既能反映各水文测站的径流情况和水资源供需关系与分配,也能反映地下水位动态变化。以石羊河流域为例,建立了该流域的水资源管理模型,并利用2000年用水结构、水文测站径流数据和地下水位观测数据进行参数率定和模型验证,模拟和实测地下水水头差值小于1.0m的观测孔达到总监测点数的50%,模拟和实测蔡旗同金川峡站流量年误差小于1％,模拟的用水结构符合实际,预测分析说明石羊河流域现状用水模式不合理。改进WEAP模型具有友好的用户界面和易于使用的功能,可用于区域水资源规划模拟分析。     

底座式多普勒测流仪在渠道自动监测中的应用

为解决渠道流量在线实时监测问题,依据声学多普勒频移的物理原理,开发了底座式IQ渠道流量自动监测系统,实现了流量数据实时自动采集,并通过GPRS等信道传送到中心站。中心站可对数据进行分析、处理、存储、转录、发布以及远程实时查询流量、工作状态、时段水量等。以云南牛栏江-滇池补水工程输水线路末端站为例,介绍了系统的工作原理、安装测量过程,分析了其监测精度。结果表明,与美国SONTEK公司的M9走航式声学多普勒水流剖面仪相比,IQ系统的测量误差在±5%以内,最大误差为-6.71%,系统误差为-0.9%,满足相关规范要求。     

Operational River Discharge Forecasting with Support Vector Regression Technique Applied to Alpine Catchments: Results,Advantages, Limits and Lesson Learned

The main objective of this study is to derive a flexible approach based on machine learning techniques, i.e. Support Vector Regression (SVR), for monthly river discharge forecasting with 1-month lead time. The proposed approach has been tested over 300 alpine basins, in order to explore advantages and limits in an operational perspective. The main relevant input features in the forecast performances are the snow cover areas and the discharge behavior of the previous years. Forecasts obtained by training SVR machine on single gauging stations show better performances than the average of the previous 10 years, considered as benchmark, in 94% of the cases, with a mean improvement of about 48% in root mean square error. In case of poorly gauged basins, to increase the number of training sample, multiple basins have been considered to train the SVR machine. In this case, performances are still better than the benchmark, even if worse than those of SVR machine trained on single basins, with a decrease of the performances ranging from 13% to 54%.     

大型物理模型无线网络设计及其数据错误率研究

通过实验测试研究了常规无线网络中数据错误率与网络节点数量、节点巡测时间之间关系。结果表明,数据错误率随节点数量增大相应增加,随巡测时间增大相应减小;为保证95%以上的数据准确率,常规无线网络节点数量应小于10、节点巡测时间大于500 ms。上述成果表明,常规无线网络无法满足大型物理模型数百个测点数据传输需求。为此,提出了一种改进型无线网络,即将常规无线网络单级结构改为主从结构,实行数据分级传输,从网络负责收集对应节点数据,再汇总至主网络,从而降低主网络交互频率及其数据错误率。应用该新型结构后,理论分析100个节点数据传输仅需10个从网络即可保证数据准确率达到95%以上。     

红壤区坡面径流小区全剖面采样方法探讨

坡面径流小区径流桶含沙量测量是坡面径流小区水土流失监测的关键.本文通过在1.05kg/m3、5.25kg/m3、10.49kg/m3、52.46kg/m3、104.92kg/m3、524.58kg/m36个含沙量水平,30cm、60cm、90cm 3个不同水深径流桶下进行全剖面取样器取样实验测量精度分析,结果表明:全剖面取样器采样法在红壤坡面径流小区径流桶的含沙量观测的相对测量误差范围在约-35.19％～0.65％,低含沙量下其测量误差有正负,相对误差随含沙量增加先减小后增大,测量精度的稳定性随含沙量增加而减小;全剖面取样器采样法在低、中含沙量水平下水深从30cm到90cm,随着水深增加相对误差显著增加,高含沙量下水深对测量精度无显著影响;全剖面取样器采样法适合红壤区径流小区径流桶中、高含沙量条件下取样观测.