时空变源混合产流模型及其在小流域洪水模拟中的应用——以四川省、甘肃省的4个小流域为例

近年来山洪灾害造成的人员伤亡和财产损失不断增加,基于GIS和遥感数据的水文模型为山洪预报提供了新的思路。利用DEM和遥感数据提取小流域基础属性并划分地貌水文响应单元,利用垂向混合产流计算产流量,采用包气带非饱和土壤计算下渗,建立垂向上的时空变源混合产流模型。利用时空变源混合产流模型,模拟四川省和甘肃省4个流域多场次洪水过程,通过SCE算法进行参数率定和产流分析。结果表明:模型模拟与实测数据基本吻合,纳什效率系数均超过0.8;四川和甘肃两省小流域受到下垫面信息影响,主导产流成分不同。模型能够提供较为精确的山丘区流域洪水预报。     

基于分布式水文模型的山洪预警临界雨量分析——以涔水南支小流域为例

基于我国山洪灾害雨量预警的需求,介绍了采用分布式水文模型分析临界雨量的基本思路与方法,以湖南省涔水南支小流域为例,探讨了流域内3个典型预警对象动态临界雨量的确定方法并获得了相应成果。分析认为,分布式水文模型可以较为详细地设置流域各部分产流、汇流以及洪水特征,有利于模拟山丘区小流域洪水,是同时分析多个对象临界雨量的有效方法;分析预警地点的预警流量是非常重要的前提和基础,流域汇流时间是非常重要的预警时段,应根据流域特征和防灾对象特点,确定一系列典型的预警时段;流域尺度土壤含水量对临界雨量有重要影响。     

兴城市山洪灾害设计暴雨计算方法

文章通过对已有的大量水文气象资料进行分析,充分运用数理统计和成因推理方法,分析暴雨特征统计参数;通过山洪灾害发生的原因、小流域时段雨量、暴雨频率和暴雨时程分配等内容,确定和分析了小流域设计暴雨计算方法,并依据公式及典型场次暴雨对时程分配进行剖析和计算,旨在对无资料地区山洪灾害设计暴雨计算有所借鉴作用。     

中小流域时空变源混合产流模型及参数区域化方法研究

针对山丘区中小流域洪水预报面临的产流机制混合多变和模型参数难以获取的问题,提出了适用于缺资料地区的中小流域时空变源混合产流模型和基于机器学习CART的参数区域化方法.在小流域地貌水文响应单元划分基础上,利用GARTO非饱和下渗计算模型,从超渗/蓄满机制的平面混合、垂向混合和时段混合三个方面构建时空变源混合产流模型,并采...     

分布式水文模型在山洪规划治理中的应用

本文对分布式水文模型HSPF进行介绍,并以黑草河小流域为例,建立模型,通过对制定的八种规划方案进行模拟、计算,分析了各种土地利用类型对流域减水、固沙的影响,证明了分布式水文模型在山区洪水管理中的适用性。     

城市暴雨管理模型应用研究进展

回顾了城市暴雨管理模型SWMM的发展过程,着重分析了模型开发关注的重点问题:子流域划分尺度、模型参数的选取和设定、参数不确定性及灵敏度分析、参数的率定、模型结构的不确定性分析、模型开发与耦合等,对模型在水文过程模拟、水动力过程模拟、水质过程模拟3个方面的应用进行了评述,并对模型未来的优化应用和开发提出了建议和展望。     

基于分布式水文模型的山洪灾害预警预报系统研究及应用

基于分布式水文模型的山洪灾害预报预警系统研究方法,包括基于DEM的子流域划分及特征提取、无资料小流域单位线分析、山洪灾害预警预报软件设计、山洪灾害预警系统建设思路等,对其在实际中的应用进行了分析。     

分流量区间BMA方法在小流域暴雨山洪模拟中的应用——以官山小流域为例

小流域山洪灾害具有成灾时间短、突发性强、危害性大、频次多等特点,严重威胁着区域内社会经济发展和人民群众生命财产安全。受当前山区雨洪资料少、产汇流机理不够完善所限,小流域的暴雨洪水模拟存在着可靠性差、精度低的问题。以我国中部秦巴山区山洪灾害典型流域官山小流域为研究对象,搜集了近期代表性较好的10场洪水,以TOPMODEL、TUWMODEL和新安江模型结果为基础,基于分流量区间BMA方法计算模型权重,提出适用于小流域的水文集合预报模型。结果显示,相比单一水文模型,分流量区间BMA方法模拟的洪峰流量、洪量和峰现时间指标的合格率可分别提高4.5%、39.7%和48.9%,为官山小流域洪水模拟提供了一种有效的模拟手段。研究成果对提高山区小流域洪水预报精度具有一定的理论意义和实践价值。     

基于中小流域暴雨山洪预报途径与方法

提出了在小流域靠近城镇的重点河段设立水位自动报汛站采集实时水位,通过建立水位流量关系曲线图的途径获取实时流量信息,采用一簇移植单位线为小流域初始响应函数,应用动态响应函数法实时预报山洪最大洪峰流量。为无历史雨洪资料和预报方案条件下的小流域山洪预报提供了新途径。     

我国山洪灾害分析评价方法现状及展望

介绍了国内外山洪灾害分析评价方法现状以及目前我国山洪灾害分析评价的基本思路,以全国山洪灾害分析评价南方片区示范县湖南省浏阳市为例,介绍了以县为单位的山洪灾害分析评价方法及取得的成果。现有的工作底图、基础数据和现场调查成果为在全国山洪灾害分析评价中推广应用分布式水文模型提供了条件。随着科技的发展和研究的深入,山洪灾害分析评价及预警必将向精细化、准确化、自动化和智能化方向发展。     

山区流域洪涝预报水文与水动力耦合模型研究进展

受人类活动及气候变化的影响,我国山区流域洪涝灾害频发,研制洪涝模拟及预报模型对于流域洪涝灾害防治及水环境综合整治具有重要的理论意义和应用价值。论文评述了洪涝模拟与预报使用的水文及水动力模型的优缺点,指出单一的水文或水动力模型的局限性。基于此,分析并比较了国内外已有的水文模型与水动力模型的不同耦合方式,包括水文模型与水动力模型的串联耦合、水文模型与一维水动力模型的动态单向耦合、水文模型与二维水动力模型的动态单向耦合。总结了各类耦合模型的优势和适用性,评价了已有耦合模型在计算精度、数值格式稳定性和计算效率等方面所取得的创新。论文探讨了流域洪涝发生和发展的水文过程与水动力过程的互馈机制,分析了水文模型与水动力模型新的耦合方法及可行性,介绍了水文与二维及一维水动力的动态双向耦合模型。动态双向耦合模型预期能更加真实地反映流域洪涝发生及发展物理机制,具有提高洪涝模拟预报精度和计算效率的潜力。各类耦合模型各有其自身优势,可以根据流域及城市防洪实际,选取合适的水文与水动力耦合模型,为山区流域洪涝模拟和预报提供技术支持。     

山洪灾害监测预报预警云平台及应用

以延长山洪预警预见期、提高预警精度为目标,综合应用并行云计算、大数据、人工智能和移动互联网技术,设计开发了省级山洪灾害预报预警云平台.省级云平台集成了流域分布式水文模型和实测降雨、预报降雨信息,实时驱动流域内各河段山洪水文模拟,实现基于小流域的洪水预报和基于流量指标的山洪灾害预警.结合山洪灾害气象预警和基于雨量/水位监...     

降雨量空间分布对山洪临界雨量的影响

山洪临界雨量是山洪灾害预报预警的重要基础,受降雨、土壤含水量以及下垫面的影响,其中降雨量空间分布是重要的影响因素之一。以湖北省崇阳县高堤河流域为例,采用HEC-HMS分布式水文模型计算设计洪水,试算法计算临界雨量,提出了降雨量空间分布系数,分析了降雨量空间分布系数与临界雨量的关系,探讨了降雨空间分布对临界雨量的影响。结果表明:当降雨从上游到下游逐渐减少时,达到相同成灾流量对应的临界雨量最大,暴雨中心在下游时临界雨量最小,说明降雨量空间分布对临界雨量影响显著。由分析可知,在山洪灾害预警实践中应根据实际的降雨空间分布对预警指标适当修正,对山洪进行动态雨量预警。     

淮河干流分布式水文水动力耦合模型研究

综合传统水文模拟方法及水动力学模拟方法,建立淮河干流的水文水动力数值模型,依据其水流的水动力学要素特点,将淮河流域的不同区域进行分类,并建立了实际流域基本对象与数值模型要素之间的映射关系。在分布式架构下,以节点水位为基本变量,对全流域水流进行耦合隐式求解。利用数字流域系统构建了淮河干流淮滨至老子山段的洪水演进的数学模型并对模型进行了参数率定及验证分析。结果表明,该模型稳定、可靠,能应用于今后淮河流域的洪水预报、水资源调度、工程管理等工作。     

流域水文模型识别方法研究与应用

基于模型产汇流机理,分析对比水文模型适用性,建立考虑气候特征、下垫面条件和人类活动影响的流域水文模型识别的指标体系,并以辽宁东部各中小流域为研究对象进行实例研究。分析了研究区域的气候特征,将新安江模型、大伙房模型和TOPMODEL模型作为备选模型,利用主成分分析法确定流域面积/主河道长度、河道比降、森林覆盖率、地形指数和气候类型作为流域水文模型识别的输入指标,进而采用层次分析法识别适用于各研究流域洪水模拟的水文模型。洪水模拟结果表明:所建立的流域水文模型识别指标体系有代表性,所识别的水文模型可很好地反映流域的产汇流特性。     

分布式水文模型结合气象预报方法初步探讨

为了尽量消除因流域空间非均一性引起的水文模拟不确定性,采用基于GBHM分布式水文模型以及具有明确物理意义的模型参数,利用三峡区间2011年5~6月期间的气象预报信息,探讨该区域实时洪水预报方法,以及不同预见期的洪水预报精度。结果表明,分布式水文模型与气象预报数据结合,能够较好地模拟该区间的洪水过程。该方法在一定预见期内能够对实时洪水过程进行预报,预报精度很大程度上取决于降水预报的准确性。     

突发性洪水对港口及其集疏运通道的影响

在全球气候变化的背景下,极端降水导致的港口及港口城市突发性洪水问题受到越来越多的关注。为了获得精确的高分辨率洪水淹没图,以英国港口城市利物浦为例,基于有限体积法的Godunov格式和HLLC近似黎曼解,利用计算机图形处理器并行计算求解二维浅水方程,模拟了极端降水情景下突发性洪水在港口城市复杂地形上形成的表面径流,研究港口区域及其集疏运道路的淹没情况。研究结果表明,突发性洪水对利物浦港口码头区域影响甚小,但对港口堆场、后方服务区、临港工业区以及集疏运道路有不同程度的影响。研究成果可以为港口及其集疏运规划提供理论支撑。     

滨海山丘区城市小流域设计洪水计算方法研究

我国滨海山丘区城市上游有山丘区,洪水下泄速度较快;下游受到潮水的顶托作用,内河洪涝水无法外排入海,洪涝灾害频发。城市化的进程也改变了原有下垫面的产汇流特性,既不能采用原有天然流域设计洪水计算方法,也不能采用城市排水的计算方法。论文针对快速城市化中的滨海山丘区的特点,分析了城市市政排水计算公式、水利推理公式和非恒定流法之间的区别,提出了利用推理公式、管道汇流和非恒定流法相结合计算小流域设计洪水的方法。以赣榆县柘汪-石桥片区为例,分别采用上述3种方法计算其设计洪水。结果表明:非恒定流方法的计算结果比推理公式方法小,该方法比较符合滨海山丘区的洪水特性,可为城市建设和河道规划提供依据。