特小流域暴雨洪水计算研究概述

浙江省地区丘陵地形分布较广,集雨面积为特小流域的情况普遍存在,而针对特小流域的洪水计算方法研究,对于小型水库、塘坝等小型水利工程的规划设计具有重要应用价值,同时对于探索流域产流汇流机理也具有重要的理论意义.简要概述了特小流域洪水计算的主要方法,包括经验公式法、推理公式法、瞬时单位线法等,同时对特小流域暴雨洪水计算的影响因素及特点进行了归纳总结.     

用?懔髑叻ㄓ嬎阈×饔蛟O計最大流量

本文主要討論用等流时綫法的汇流原理来推求小流域設計最大流量的問题,同时也为用等流时线法推求小流域設計洪水过程线提供了計算基礎。按本文所提出的方法來推求設計最大流量Q_(MP)时,除了一般地考虑流域的暴雨特性及汇流速度特性外,还进一步考虑了流域形状对形成最大流量Q_M的影响,并依此建立了三个能綜合反映影响Q_M变化的关系式,通过图解分析法对三式联解,求得小流域雨洪設计最大流量。     

用暴雨资料推求中小河流洪峰流量的方法研究

中小流域一般属于实测水文资料缺乏地区,河流水文站点不仅稀少,观测方法通常也比较简陋,资料的可靠性也比较差,但是中小流域一般都有较长降雨观测资料。为了解决无(缺)水文资料地区的中小流域设计洪水的问题,从暴雨推求洪水的思路出发,以缺乏实测水文资料的资水河流域为研究对象,探讨了比较常用、且具有一定理论基础的美国推理公式和"中铁法"在中小流域的适用性。通过对资水河邻近流域选取具有较长实测资料的相似中小流域构建了相应的计算公式,并对2种方法的计算精度进行了分析验证,结果表明,"中铁法"较美国推理公式精度更高,更适合利用暴雨推求中国中小河流的设计洪水。     

广东地区旁侧连接水库的小流域洪涝流量计算

为获得广东地区旁侧连接水库的小流域设计洪水流量和排涝流量,分别采用小流域整体法和24 h暴雨洪量法进行了计算.计算结果表明:广东地区旁侧连接水库的小流域水库集雨面积不超过10 km2,当水库防洪标准与流域设计洪水标准相当或低于时,可采用小流域整体法及广东省综合单位线法计算设计洪水;24 h暴雨洪量法与平均排除法相比,可直接采用设计洪水结果进行排涝流量计算,计算结果相差很小,偏安全,方法简便.因此,采用的两种计算方法在一定条件下可以用于旁侧连接水库的小流域洪涝计算.     

牛栏江流域径流模拟与实时预报

考虑到流域气候、下垫面、资料等特征和受人类活动强烈影响条件下对流域产汇流的非线性影响,通过改进时变增益水文模型(TVGM),建立了上层为地表径流和下层为壤中流的流域非线性产流模型;采用1条统一的无因次分配函数曲线来演算径流输出过程;利用可变遗忘因子递推最小二乘算法进行流域洪水实时预报校正,并将研制的模型应用于长江上游牛栏江流域的洪水预报中,用1980~1993年暴雨洪水资料作为模型参数率定期,1996~2002年暴雨洪水资料作为模型检验期.实例研究表明:所建模型合理可行,计算具有一定的精度,效果较为满意.     

由暴雨推求洪水的非线性处理方法

本文以线性瞬时单位线为出发点,分析以滞时为基础的无因次单位线的转化规律,提出了转化方程式u(t)设=u(t)标(i设/i标)~b和t设=t标·(i标/i设)~b配合滞时一雨强关系式m_1=ai~(-b),可以直接由一般实测雨洪资料的瞬时单位线通过转化方程式求得设计暴雨或可能最大暴雨相应的瞬时单位线。同时,通过广西桂林地区和湖北黄冈地区实测降雨径流资料的分析,提出了非线性单位线参数的地区综合方法,解决非线性条件下,无资料地区的洪水计算问题。本文建议的方法可用于1000平方公里以下的中小流域有资料或无资料地区由设计暴雨或可能最大暴雨推求洪水。     

淠河西源响洪甸水库坝下暴雨洪水分析

文章分析响洪甸水库坝下"05.9"暴雨特征和重现期,利用水文实测流量和水库泄洪资料推求区间流域的实测洪水过程,采用瞬时单位线法推导该洪水过程,并利用实测过程进行了检验.     

特小流域设计洪水汇流参数分析

浙江省山塘众多,其中绝大部分小型山塘控制的流域面积都小于5 km2.小型山塘的洪水设计中,现行的推理公式法计算精度较低,需要改进.针对特小流域(5 km2以下),研究分析特小流域洪水特点、影响洪水的主要参数,并结合实际监测数据,总结了适合下垫面为Ⅲ型的特小流域汇流参数m~θ关系,为浙江省山塘及小流域综合治理提供了依据.     

以洪水分期为条件的管运洪水直接推求法

管运洪水是水库工程运用管理时所考虑的一种洪水,事关工程防洪安全和经济效益。当前推求管运洪水的途径分为2类:第1类是以Copula函数为基础的途径,第2类是以全概率原理为基础的途径。作者探讨了第2类途径中的直接法。将洪水资料分为充足、相对充足和不足3种情况,充足情况为主汛期的年最大洪水样本容量为30年以上,而前汛期和后汛期的样本容量分别为20年以上;相对充足情况为主汛期的年最大洪水样本容量为30年以上,而前汛期和后汛期的样本容量之和为20年以上;不足3种情况为主汛期的年最大洪水样本容量为30年以上,而前汛期和后汛期的样本容量之和少于20年。基于3种资料情况,提出了管运洪水计算的全概率直接推求方法。资料充足情况下,根据全概率公式直接采用频率分析推求管运洪水,提出了直接利用数学期望公式计算经验频率的思路;资料相对充足情况下,采用前汛期和后汛期的样本合并手段基于全概率公式采用频率分析推求管运洪水;资料不足情况下,提出了反算手段,建立了基于全概率公式的管运洪水推求方法。以多个流域洪峰流量序列为例对不同资料情况的管运洪水进行了推求,给出了各流域管运洪水计算成果,并与Copula函数法计算成果进行了对比。研究表明,以全概率原理为基础的管运洪水直接推求途径思路清晰,结果合理,因此建议途径是可行的,具有优势。     

基于熵权的模糊聚类模型在洪水分类中的应用

在分析传统洪水分类方法不足的基础上,将基于熵权的模糊聚类模型应用于洪水分类问题中.运用熵权的方法确定分类指标的权重,并利用模糊聚类模型得出历史洪水样本的自然分类.实例表明：该方法不但计算简单,克服了重赋值的人为干扰,而且直接由历史洪水样本数据来驱动,不需预先给出不同洪水类型所对应的洪水要素的分类指标值,有较高的应用价值.     

一种基于面积-时间关系的单位线分析方法

为了分析分布或半分布式水文模型计算单元的单位线，提出了一种基于面积-时间关系的单位线分析方法．首先利用数字高程模型（DEM）分析计算面积-时间关系，然后将其转换为流量-时间关系．考虑到流域对径流的调蓄作用，利用线性水库将流量-时间关系转换成单位线．将分析的单位线用于HEC—HMS并在沿渡河流域进行实例应用，结果表明，模拟过程与实测过程拟合较好．提出的方法可用于分析无资料流域的汇流单位线．     

三角形综合单位线法洪峰预报研究

为了减轻洪灾给广东省中小流域桥梁带来的危害,基于广东省综合单位线法和影响线理论,提出了三角形综合单位线洪峰实时预报法,结合现行三角形单位线模型特点和广东省综合单位线三角形简化结果,建立了三角形综合单位线模型;确定涨水历时计算依据,选取合适的涨、退水历时比值,利用流域历史洪水资料标定峰值;将实时雨量当作移动荷载组在已标定模型上加载,计算实时流量过程线,确定洪峰流量、洪峰水位、峰现时间等参数,对既有桥梁进行水害实时预报工作。研究结果表明,三角形综合单位线法洪峰实时预报需要的参数少,计算过程简单,预报结果可靠,可以用来预估洪水灾变的可能性及其危险程度。     

考虑蓄满产流机制的流域分布式产汇流模型

洪水预报通常基于降雨径流模拟进行。以山坡水文学理论的蓄满产流机制为出发点,展开了对山区流域降雨径流模拟的研究,以此建立分布式三水源产汇流模型。首先,对研究流域进行离散化,以数字高程数据为基础提取流域的地形数字特征,使离散化坡面单元的数据同时完成自动匹配,实现参数的空间离散化,为模型的应用提供参数支撑。其次,采用水流连续方程和达西公式计算单元坡面内的产流量;以圣维南方程组简化的运动波方程为控制方程,推导出坡面流近似的偏微分方程,利用特征线法对每一单元坡面进行汇流计算。所建分布式水文模型可模拟从非饱和壤中流漫溢到坡面单元上形成饱和坡面流的暴雨径流过程。同时借由马斯京根-康吉法衔接了坡面离散单元水文子过程与主河道的汇合。最后选取美国古德温河流域典型的降雨过程进行次洪过程模拟,采用确定性系数、相关系数来评定模拟精度,结果表明其模拟精度达到了径流过程模拟和作业预报的精度要求。总体来说,所建分布式产汇流模型不但适用于单一坡面的径流分析,且能够应用于一般流域以进行降雨径流过程的模拟,在一定程度上可为防洪调度提供参考依据。     

山洪灾害发生规律及成因研究

上世纪80年代以来,山洪灾害频繁发生,经济损失不断上升.分析表明黑龙江省山洪发生时空分布特征基本同全省暴雨分布相一致,山洪暴发前3 h、24 h及前10 d降雨量为有效     

柳江"88.8"、"94.6"、"96.7"暴雨洪水特点及比较分析

“88．8”、“94．6”、“96．7”这3场洪水各具特色：“88．8”洪水的暴雨区主要覆盖在流域的中上游地区，暴雨历时长，降水较分散，强度一般，由于洪水传播距离远，水面比降较大，最大流量达27000m^3／s，最高水位89．04m，所受灾害最小；“94．6”洪水的暴雨区主要覆盖在流域的中下游地区，暴雨历时短，降水集中，强度一般，由于洪水传播距离近，水面比降较小，最大流量为26500m^3／s，最高水位89．25m，所受灾害较大；“96．7”洪水的暴雨区覆盖整个流域，暴雨历时长，降水强度大，最大流量34000m^3／s，最高水位达92．43m，所受灾害最大．     

一种新的洪水过程随机模拟方法研究

洪水随机模拟是防洪安全设计的新途径。利用Gumbel-Hougaard Copula构造边缘分布为PⅢ型分布的两变量联合分布,用以描述洪峰和洪量。根据该联合分布进行随机抽样同时模拟洪峰和洪量系列并转化成洪水过程线,从而建立一种新的洪水过程随机模拟方法。该方法用峰量联合分布代替单独的洪峰和洪量的分布,能够考虑洪峰和洪量之间的相关性,克服了分离处理峰、量的缺点。与现有的洪水随机模拟模型相比,如季节性一阶自回归模型和典型解集模型,文中提出的模型所模拟的洪峰和洪量统计特征的相对平均偏差和相对均方误差等指标均较优,能够更好地保持实测系列洪峰和洪量的统计特征。     

山区暴雨山洪水沙灾害预报预警关键技术研究构想与成果展望

山洪灾害为全球重大自然灾害之一,本世纪全球因山洪灾害造成的经济损失已高达每年460多亿美元。我国山洪灾害防治区面积约占陆地面积的40%,山洪灾害造成的人员死亡约占洪涝灾害死亡人数的70%。近年来,我国全面开展山洪灾害防治项目建设,目前已基本建成了专群结合的山洪灾害防治体系,山洪灾害监测预警技术水平明显提升。山区暴雨山洪灾害实例表明,重大人员伤亡与重大财产损失的山洪灾害事件往往源于洪水和泥沙的共同作用,然而,以往在进行山洪灾害防治时,大多仅关注“洪水”的作用,忽视了“洪水和泥沙”共同作用将显著增大山洪灾害的致灾风险乃至出现“小洪水大灾害”。为了进一步提高山洪灾害防控能力和完善山洪灾害防御体系,亟需深入研究暴雨山洪水沙灾害预报预警关键技术。“山区暴雨山洪水沙灾害预报预警关键技术研究与示范”项目,以洪水和泥沙共同作用为切入点,凝练了四个需攻克的关键科学技术问题：1)山区暴雨作用下流域产流产沙异变机制、水沙过程与沟床剧变耦合致灾机制；2)山区暴雨山洪水沙灾害早期识别与致灾要素一体化智能监测技术；3)山区暴雨山洪水沙运动过程模拟与快速预报技术；4)基于山洪水沙灾害动力过程的灾害风险动态评估与预警防控技术。围绕关键科学技术问题的内涵,提出五个需开展的重点研究内容：1)山区暴雨产流产沙过程与水沙耦合致灾机制研究；2)山区暴雨山洪水沙灾害早期识别与智能监测技术；3)山区暴雨山洪水沙运动过程模拟与快速预报技术；4)山区暴雨山洪水沙灾害风险动态评估与预警技术；5)山区暴雨山洪水沙灾害预报预警防控平台构建与示范。研究成果将揭示山区暴雨产流产沙过程与水沙耦合致灾机制,提出山区暴雨山洪水沙灾害早期识别方法、山区暴雨山洪水沙灾害智能监测技术体系、山洪水沙运动过程模拟与快速预报技术、山洪水沙灾害风险动态评估与预警技术等,构建集早期识别、风险评估及综合防控一体化的暴雨山洪水沙灾害预报预警防控平台,提升我国暴雨山洪灾害监测预警与防控的实时性、精准度和智能化水平。     

BTOPMC在山区流域暴雨洪水预警预报中的应用

为验证分布式水文物理模型BTOPMC在山区流域暴雨洪水预警预报中的适用性,利用BTOPMC模型对四川省2个山洪易发流域的暴雨洪水过程进行模拟。结果表明：BTOPMC模型能够较准确地模拟洪峰流量以及洪峰出现时间,达到暴雨洪水预警预报对模型的要求,该模型适用于山区流域的暴雨洪水预警预报。     

基于DEM的黄河多沙粗沙区分布式水沙耦合模型研究

基于栅格型DEM数据,提取数字水系和空间拓扑信息,构建由水文模块和泥沙模块两部分组成的黄土高原多沙粗沙区小流域分布式水沙耦合模型.以黄河无定河水系岔巴沟流域为例,应用所建立的模型对该流域1970年～1989年11场洪水进行流量沙量过程模拟.其中10场洪水模拟的确定性系数在0.7以上,11场洪水的含沙量模拟相对误差都在15%以下.结果表明,模型具有一定的计算精度,一定程度证实了所研发模型的结构、参数和计算方法的合理性.