基于遗传算法的TOPMODEL参数优化

模型参数的确定是模型研制与应用成功与否的关键．一般采用人工经验率定和自动率定两种方法来确定．遗传算法和一般的优化算法不同，它具有全局寻优能力，是一类优秀的非线性函数优化算法．利用遗传算法来进行TOPMODEL参数优化，并和人工率定的计算结果作了简要的对比，明显地显示该方法的优点．采用遗传算法所得到的精度较高，可以类推到其他水文模型的参数优化中去．     

Topmodel在故县水库入库流量预报中的应用

Topmodel模型是以地形为基础的半分布式流域水文模型,被广泛应用于流域水文模拟中,并认为是一个相当成功的流域水文模型.本文介绍了该模型已有的应用成果和基本原理,并以故县水库入库(卢氏站)流量预报为例,探讨模型在较大流域的应用.计算结果表明:模型在故县水库入库流域具有较强的适用性,可以用于该水库汛期的入库流量预报,为水库的安全运行和优化调度提供技术支持.     

渭河“2019.9”洪水特性及气象成因分析

为了进一步了解渭河秋汛洪水的特性及成因,利用2019年9月渭河洪水(“2019.9”洪水)的流量、气象资料,对该次洪水的特性及持续性强降雨天气的成因进行分析。结果表明：此次持续性强降雨形成的原因是北半球极涡偏强,中纬度环流平直,同时副高位置相对稳定且异常偏西,导致冷暖空气持续交汇于渭河上空。过程期间水汽来自阿拉伯海和孟加拉湾,并在强降雨发生期间表现为水汽通量异常辐合。洪水主要来自渭河林家村—临潼区间的支流,其特点是含沙量小、干流较大流量持续时间长;临潼—华县区间的洪水演进缓慢、传播时间长、洪峰削减偏大。     

黄河下游河道冲淤模型的构建与验证

针对黄河下游现状宽河治理和防护堤窄河治理两种模式,构建一维非恒定水沙数学模型,根据黄河含沙量高、水沙搭配多样、地形边界复杂等特点,甄选适用于模型构建的水流挟沙力、挟沙力级配、泥沙恢复饱和系数、动床阻力、床沙级配等计算公式。根据计算长系列年水沙条件,提出了计算出口边界的动态修正方法。采用黄河下游1976—2010年实测水沙、级配及断面法冲淤量对模型进行了验证,验证结果能够反映整个系列洪水在黄河下游的冲淤变化规律,计算精度满足生产需要。     

黄河下游不同治理方案下河道冲淤规律研究

针对黄河下游宽河治理的现状方案和窄河治理的防护堤方案,采用一维非恒定水沙数学模型,对设计年均来沙分别为3亿、6亿t和8亿t的3组系列年水沙情景开展了计算。结果表明:年均来沙3亿t情景下,两种方案黄河下游均表现为微冲,冲刷量分年、分滩槽、分河段都差别较小,第50 a末两种方案的最小平滩流量为4 019～4 067 m~3/s;年均来沙6亿t情景下,两种方案黄河下游均表现为淤积,防护堤方案在全下游减淤15.78%,减淤主要发生在花园口—艾山河段,其中花园口—高村、高村—艾山分别减淤22.53%、23.45%,艾山—利津河段稍有增淤,第50 a末黄河下游最小平滩流量为2 389～2 608 m~3/s;年均来沙8亿t情景下,两种方案黄河下游淤积量都较大,防护堤方案在全下游减淤16.78%,在铁谢—花园口、花园口—高村、高村—艾山河段分别减淤18.40%、20.83%、21.85%,艾利河段增淤4.99%,至第50 a末黄河下游最小平滩流量为2 058～2 420 m~3/s,两种治理方案对西河口以下河长的延长值影响不是太大。     

近期黄河上游气候变化对龙羊峡入库水量的影响

根据1956年以来气候资料,统计分析了黄河上游龙羊峡以上地区气温、降水分布规律及变化特点,并以各站气温、降水与唐乃亥站天然径流量关系为基础,建立天然径流量计算公式,计算分析了唐乃亥以上地区20世纪90年代(近期)以来气候变化对龙羊峡入库径流量的影响,以及唐乃亥站径流量对气候变化的敏感性.结果表明:①近期唐乃亥以上各区年平均气温均较常年平均偏高0.5℃左右,而比前期升温达0.7~0.8℃;降水量不仅较多年均值偏少,更比前期显著减少,其中玛曲一带最大减幅达15.8%;②平均天然年径流量与前期相比,近期减少了43.7亿m3,表明气候变化所引起的减幅达20.2%;③龙羊峡入库径流量对降水变化的响应要比气温更为显著.     

基于粒子群优化的BP网络算法在渭河下游洪水预报中的应用

介绍了BP、粒子群、基于粒子群的BP三种人工神经网络模型,利用基本粒子群优化的BP算法,建立了渭河下游临潼至华县段人工神经网络模型。通过对1980～2005年洪水的率定和检验及对2006～2009年洪水的应用模拟,结果较好。本模型是对该河段洪水预报手段和方法的有益尝试和补充。     

2012年黄河1、2号洪峰特点分析

对2012年黄河干流1、2号洪峰相应的洪水特点等进行了分析,结果表明:1号、2号洪峰吴堡站次洪水量分别为3.20亿、2.78亿m3,府谷—吴堡区间无控区加水比例分别为43.4%、55.0%;洪水以府谷—吴堡区间来水为主,陡涨陡落,峰高量小;第一次洪水在吴堡—龙门区间的洪峰传播时间较长;小北干流未发生明显漫滩,与历史同量级洪水相比削峰率较小。建议加强对河口镇—龙门区间产汇流机理及演进规律的研究,探索建立无控区洪水预报模型,同时对汛期站网布设的合理性进行深入分析和适当调整。     

TOPKAPI模型在伊河流域的应用研究

TOPKAPI模型是一个以物理概念为基础的分布式水文模型,它将壤中流、坡面流及河道水流概化为运动波模型,通过对非线性运动渡模型进行空间积分,可导出3个结构相似的非线性水库微分方程,分别描述壤中流、饱和或不透水层的陆面径流以及河道水流过程.在伊河流域的应用表明,以空间分辨率为1 km的网格为基础.采用1 h与1 d时间步长进行洪水模拟都可以取得很好的效果.即TOPKAPI模型与时间尺度无关.     

黄河唐乃亥以上地区径流对气候变化的敏感性分析

根据黄河上游唐乃亥以上气候资料，统计分析了近50年气候变化特点，并以其与唐乃亥站径流关系为依据，建立了天然径流量计算公式，分析了径流对气候变化的敏感性。结果表明：①近50年降水呈递减趋势，气温表现为显著升高特点；②20世纪90年代以来年平均气温较常年偏高0．5℃左右，而比前期升温达0．7℃～0．8℃；③近期降水量不仅较常年偏少，且比前期显著减少，尤其玛曲一带减少幅度达15．8％，并在时间上以6～9月最甚；④唐乃亥以上地区径流量对降水变化的响应比气温更为显著。