2017年淮河流域秋汛特点分析——以王家坝站为例

2017年淮河流域发生严重秋汛,汛期持续到10月份结束。8~10月淮河流域累积降水量446.4mm,较历年8~10月(283mm)偏多58%,较2016年8~10月(343mm)偏多30%,列1953年以来第二。由于8月份淮河流域持续降雨,前期土壤湿度较为饱和,9~10月份淮河流域3次强降雨直接导致王家坝站出现两次超警洪水。根据报汛资料对降雨、洪水过程、洪峰以及洪水特点等方面进行分析。淮河流域秋汛前持续降雨,土壤湿度大,极易形成洪水,且随着Pa的增大,洪水上涨速率越大。     

基于流水线模式的河系径流预报并发计算研究

在河系径流预报计算中,一方面受单站水文过程计算复杂性影响,另一方面下游站点依赖上游关联节点,现有洪水预报系统在河系预报计算时多采用串联模式进行计算。这在河流系预报节点较多、模型方法略为复杂时,计算效率较低。为突破河系径流预报计算效率瓶颈,本研究引入流水线并行模式,对河系径流预报站点初始化、单元产汇流计算、河道洪水演算、校正分析等模块进行拆解,构建流水线式工作站,将径流预报站点按水力联系连续入站,实现河系节点集径流过程的平行并发计算。选取淮河正阳关以上流域50余断面进行了模拟试验,结果表明：研究构建的并发计算方法计算结果可靠,较串行结构效率提升超3倍,可满足洪水预报实时性要求、尤其适用于B/S模式对系统响应效率的需求。     

三峡库区生态屏障范围界定

为有效保护三峡库区生态环境,应在库区175m淹没线以上建立生态屏障区。本文针对生态屏障的内涵及其具有的功能,提出了具体的生态屏障界定标准并建立了数学模型,提出了生态屏障建设相对适宜度。以忠县洋渡镇作为实例,利用Grid-Xinanjiang产流模型,计算研究区域内各网格单元的产流开始时间;利用网格水滴汇流模型,统计研究区各网格单元到达库区175m淹没线的汇流时间;利用收集到的地形、地貌和土地利用等资料统计研究区各单元的地形起伏、土壤质地、生态屏障投资费用等情况,在此基础上得到了洋渡镇生态屏障建设相对适宜度分布情况。通过计算缓冲区情景与高程情景下不同阈值的生态屏障平均相对适宜度变化曲线,确定了相应情景的生态屏障范围阈值;并通过对比2种阈值的生态屏障范围与适宜度的分布图,认为高程情景优于缓冲区情景。     

基于大数据与B/S结构的淮河流域防洪调度系统研究及应用

基于"两台一库"技术架构,采用Web GIS技术与B/S结构,利用水雨情、工情、旱情、灾情、天气雷达、社会经济等大数据信息,本研究在淮河流域防洪调度系统一期工程的基础上,建设范围增加了淮河蚌埠至洪泽湖、沂沭泗河水系,构建了丰富的模型库、方法库,提高和完善了系统整体功能,与防洪调度系统一期工程整体集成,建立了全面覆盖淮河流域重点防洪地区、功能较完善的防洪调度系统,实现了防洪形势分析、调度方案生成、调度方案评价比较、调度成果可视化、调度专用数据库管理等功能。根据智能化的调度模式生成多种调度方案,综合比较调度方案并进行成果仿真,从而为淮河流域的防洪调度及水资源管理提供科学的技术支撑与决策依据,实现了淮河流域防洪调度的实时化、智能化、可视化。     

基于ArcGIS的流域地理信息提取软件开发及应用

研究了一种嵌入ArcGIS平台的流域地理信息提取软件。该软件基于GDAL基础库,采用C#语言编写控制台应用程序,以Python脚本构建ArcSoftwarebox工具,并与ArcGIS软件工具拼接,调用并组合其它已有工具,实现流域特征信息的一键计算提取。软件界面友好,操作简便,实现了提取流域信息时的可视化计算,已在新疆以及安徽省境内的多个流域得到了实例验证,均取得了良好的应用效果,对未来的雨洪模拟研究与基于物理基础的水文模型研究有着重要意义。     

淮河正阳关以上主要控制站径流突变及原因分析

基于20世纪50年代以来正阳关以上主要控制站逐月实测径流资料及控制站以上雨量站逐月降水资料,采用Mann-Kendall趋势分析法、Mann-Kendall突变检验法和滑动t检验法,对其主要控制站径流进行趋势分析及突变检验,并对突变的影响因素进行分析.结果表明:50年代以来正阳关以上主要控制站径流均呈下降趋势,支流控制...     

基于 TOPKAPI 模型的湿润流域洪水模拟

为了研究分布式水文模型在湿润流域的应用效果,将基于物理的分布式TOPKAPI模型应用到淮河上游息县以上流域,模拟该区域2007-2017年间的11场次洪水过程,分析模型的适用性。结果表明,TOPKAPI模型在湿润流域场次洪水模拟中精度尚可,但随着流域面积的增大,大坡岭、长台关、息县的平均纳什效率系数依次为0.54、0.5、0.29,模拟精度有所下降;在合理范围内调整滞时,平均纳什效率系数最多提高0.2,在合理范围内调整河网蓄水消退系数,平均纳什效率系数最多提高0.3,考虑滞后演算法的TOPKAPI模型的平均纳什效率系数能达到0.7。分析结果表明,合理采用滞后演算法的TOPKAPI模型能有效用于湿润流域的洪水预报。     

淮河洪水预报调度系统建设及在抗流域大洪水的应用

针对传统预报与调度系统分散独立建设,信息与模型共享耦合和互动反馈自动化水平不高,系统通用性、安全性、跨平台功能不足等方面的问题,利用跨平台系统开发框架Spring Boot技术,构建新一代淮河洪水预报调度系统。该系统以电子地图、实时雨水情数据库、专用历史洪水数据库、智能化洪水预报和调度模型为关键支撑,建立洪水预报和调度模型自动化的互联互馈和协同耦合机制,集成防洪形势自动分析、多模式河系洪水预报、多模式洪水联合调度等业务功能,实现预报调度一体化、调度决策智能化和过程可视化。该系统在2020年淮河流域性较大洪水中进行实际应用,结果表明:系统有效实现多场景、多工况情况下的洪水预报与工程调度的联合模拟分析,为防洪预报调度业务提供重要技术支撑。     

考虑中小水库/塘坝影响的洪水预报研究

为提高水利工程密度较高流域的洪水预报精度,对资料匮乏地区的中小水库/塘坝,基于聚合虚拟思想,提出了一种虚拟水库拦蓄量计算方法,并与新安江模型进行耦合,构建考虑中小水库/塘坝影响的洪水预报方法,并在淮河息县和王家坝站点进行了验证。结果表明,考虑中小水库/塘坝的拦蓄作用,可显著提高模拟精度,尤其可有效改善中低洪水的模拟效果,确保了同一流域在同一参数体系下不同量级洪水模拟效果均较优。     

CPSO算法在TOPMODEL参数优化中的应用

以江西省抚河娄家村流域为例,采用混沌粒子群优化算法(CPSO)优化半分布式水文模型(TOPMODEL)参数,并对优化结果进行了检验。结果表明,该法有效改善了PSO的全局寻优能力,粒子群体进化速度加快,收敛速度和精度提高。