新安江模型参数线性化率定研究

包为民教授提出了非线性函数参数的线性化率定方法,解决了以误差平方和为目标函数求解非线性函数参数增加不相关的局部优值问题。为此,研究将参数线性化率定方法应用于新安江模型,并通过理想流域和实际流域验证了该方法的合理性和高效性。选取湖北乌溪沟流域43场洪水对次洪8个敏感参数同时进行线性化率定,各参数取不同的初始值均可以较快地收敛到稳定的最优值。31场洪水参与模拟,全部合格;12场洪水参与检验,全部合格。次洪模拟的合格率达到100%,确定性系数为0.923,预报等级为甲级。     

基于并行遗传算法的新安江模型参数优化率定方法

本文结合新安江模型参数的特点，以洪峰流量、峰现时间和洪水总量的合格率为评价目标，定义了评价洪水性能目标的模糊合格率，提出了新安江模型参数率定的并行遗传算法，并在微机集群环境下，利用JAVA语言进行了算法编程。串行和并行遗传算法计算结果的比较表明，本文提出的并行遗传算法可以大大缩短优化过程的时间，得到较为稳定的模型参数。     

率定新安江模型(三水源)产汇流参数

详细介绍了新安江模型 (三水源 )结构及计算公式 ,以及如何利用优化技术 ,率定模型产汇流参数的方法 ,并给出了实际算例。计算结果表明 ,率定的模型参数 ,能够有效提高洪水预报精度。     

粒子群算法在新安江模型参数率定中的应用

选用1997年中国水文预报竞赛中降雨、蒸发、径流数据,重点研究在应用粒子群优化算法(PSO)率定新安江模型参数时,PSO算法中惯性权重、加速度常数和种群规模3个参数对算法性能的影响,并优选出适合于该问题的最优PSO参数区间。在此基础上率定出与研究流域匹配的新安江模型参数,定量评价了降雨径流模拟效果的优劣。另外,对PSO算法的效率和稳定性进行了简要分析。研究结果表明,PSO算法率定新安江模型参数的收敛效率较传统方法明显提高,稳定性普遍较好。     

遗传算法在三水源新安江模型参数率定中的应用研究

遗传算法是一种全局数值优化方法。该文在三水源新安江模型的参数率定问题中,结合遗传算法的基本原理和参数自身的特点,提出了基于遗传算法的参数率定方法,并通过实验确定遗传算法的参数。经过清江流域几次洪水历史资料的实例应用验证,结果表明该方法直观、简便、适用性强,率定的模型参数是合理的,能够提高洪水预报精度。该文所介绍的方案已成功应用于“数字清江”工程洪水预报中。     

基于RS和GIS的融雪型新安江模型参数的确定

为提高融雪径流模拟的精度,借助GIS和RS确定了融雪型新安江模型参数,并以研究区临近气象站700、850 hPa的0、12时的探空气温作为气温直减率的确定依据,对卡海流域2005年的融雪径流进行了模拟.结果表明:模拟结果基本反映了径流的实际变化趋势;月水量的合格率为100%,日水量的合格率为76.5%;预报方案的确定性系数为81.2,有效性为乙等,说明通过RS和GIS确定模型参数的方法是可行的.     

基于MCMC的新安江模型参数不确定性分析及应用

针对新安江模型参数不确定性分析过程中出现的参数多、收敛慢、计算负担重等问题，提出基于MCMC方法的新安江模型参数不确定性分析，该方法通过Markov链MonteCarlo抽样方法求解得到模型各参数后验分布，显著提高了算法的计算速度和求解质量。参数后验分布结果为区间预报提供了条件，实例研究表明，以该结果进行不确定预报是可行的。     

基于Sobol方法的新安江模型参数敏感性分析

采用敏感性分析方法对复杂模型和系统的输入和输出进行定性和定量的分析,有利于模型结构的诊断、模型参数的识别和模型的应用。现以桓仁水库流域为例,使用Sobol方法,以确定性系数、总水量误差系数、低水误差系数和高水误差系数作为敏感性分析模型的目标函数,分别对模型单参数和多参数的敏感性进行了评价。结果表明不同目标函数下参数的敏感性不同;Sobol能定量地给出参数的总敏感度和参数间相互作用的敏感度,适合于分析水文模型的参数敏感性。     

基于GLUE的新安江模型参数不确定性分析及应用

结合新安江模型在东洋河流域的应用,提出了基于GLUE方法的新安江模型参数不确定性分析。采用GLUE算法抽样结果对东洋河流域进行不确定性预报,选用水文模拟中常用的确定性系数作为似然判据,通过设定0.7为阀值,得到的90%置信区间的流量过程,实例研究表明,以该结果进行不确定预报是可行的。     

新安江模型参数的局部灵敏度分析

新安江模型是我国应用广泛的一种降雨径流流域模型,适用于湿润和半湿润地区。新安江模型参数较多,人工率定时需要首先率定对模拟结果影响最为敏感的参数,因此对参数进行灵敏度分析是必要的。采用水文模拟法和摩尔斯分类筛选法,对清江流域1989年9月30日至10月5日次洪水进行径流模拟,并让参数变化一定的步长,用Nash系数对模拟结果的精度进行评定,从而反映出参数的灵敏度。结果表明,最灵敏的参数是FC和Cg;Kc和WM是灵敏参数;b对峰值流量是高灵敏参数,而对径流总量来说是灵敏参数;WUM,WLM,WDM,C和IMP是不灵敏参数。     

汉江流域分布式水循环模拟研究

详细描述了汉江流域分布式水文模型构建和求解的过程,验证了WEP模型模拟研究区水循环的可行性。提出了"参数分区"的新理念,为研究参数不确定性空间变异提供了高效的模型空间结构。分别采用分割样本检验法和代表样本检验法对模型模拟结果进行检验。模拟结果的评价采用年径流总量模拟的误差RE、Nash指数及模拟的降雨径流相关系数个指标。     

基于GIS和DEM岷江流域都江堰区域河网水系的提取方法研究

以岷江流域都江堰区域为试验研究对象,论述常用的基于数字高程模型(DEM)提取流域河网水系的方法和原理.采用1:25万DEM作为基本的地形数据,应用ESRI公司开发的ArcGIS地理信息系统软件进行河网水系提取.并对研究区域提取结果进行了详细的分析,得出了河网提取时应注意的问题,为GIS在河网提取方法研究方面提供了更加成熟的理论与实践基础.     

Hydrological Modeling of Zarqa River Basin – Jordan Using the Hydrological Simulation Program – FORTRAN (HSPF) Model

Jordan is an arid country with limited water resources, so there is a chronic need to study and understand its hydrology at the watershed scale which will eventually help in achieving good management for the existing scarce water resources. The studied watershed was the Zarqa River Basin which is considered as the largest watershed in Jordan. The objective of this study was to calibrate the hydrological component of the Hydrological Simulation Program – FORTRAN (HSPF) model for the Zarqa River Basin. The calibrated model could be used in a later stage to examine the impact of different management practices and climate change scenarios on the water resources in the basin. The calibration of the HSPF water quantity parameters was aided by GIS and by the automatic calibration model (PEST). The automatic calibration was done for the years 1988–1991 and the validation was done for the years 1996–1998. The coefficient of determination, R ² for the calibration and verification years of the monthly flows was 0.81 and 0.76, respectively.     

基于GIS的洪水淹没区分析

洪水作为自然界较为贫乏的灾害之一,对人身与财产安全造成极大破坏。近年来,随着3S技术的广泛应用,尤其是GIS模型的发展,利用DEM数字高程模型来模拟并预测洪水淹没场景,计算淹没区范围,成为研究洪水灾害的一个热点。本文以襄阳某地为例,利用arcgis软件与DEM高程模型相结合,计算洪水淹没区面积,指导当地居民合理、安全的安排生产生活。     

分布式水文模型构建及在黄河区间流域的应用

选择位于黄河支流洛河中游的长水—宜阳区间流域作为研究对象,基于数字高程模型,计算栅格水流方向、集水面积和栅格演算次序,为产汇流计算打下基础。把1个栅格单元作为1个小子流域,基于栅格采用新安江模型进行产流计算,采用Muskingum-Cunge算法进行河道洪水演算。结果表明,基于DEM的分布式水文模型在洪峰误差控制和过程拟合等方面表现较好,洪水模拟具有较高的精度。     

基于中国山洪水文模型的山洪灾害预警指标实时动态分析

山洪灾害具有突发性强、成灾快、破坏力大、人员伤亡多等特点,被公认为是世界上危害最大的自然灾害之一。为提高山洪灾害预报预警精度,综合考虑小流域暴雨洪水特征、前期降雨、上游产汇流过程以及土壤湿度动态变化等因素的影响,基于中国山洪水文模型(CNFF)模型分析法和设计暴雨洪水实时反算法,提出了基于中国山洪水文模型的小流域防灾对象预警指标实时动态分析方法,分析了防灾对象不同土湿和典型预警时段长的临界雨量动态变化过程。以江西省东河流域为例,评估了动态预警指标的精度。研究表明：(1)中国山洪水文模型在研究区具有较好的适用性,率定期和验证期的平均径流深相对误差和洪峰流量相对误差均在15%以内,平均峰现时间误差在1.5 h以内,平均Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.76和0.8,场次雨洪模拟合格率在90%以上。(2)以东河流域南泊村典型灾害事件为例评估了动态预警指标应用效果,基于动态雨量预警指标的实时动态分析结果相比原山洪灾害调查评价中静态预警指标结果提前1~2 h预警,有效延长了预警预见期。研究成果可为小流域山洪灾害预警提供理论支撑和技术支持。     

流域分布式侵蚀学坡长的估算方法研究

坡长是USLE/RUSLE应用到流域尺度上较难提取的因子。本文从理论上对坡长进行分析,提出以流域分布式侵蚀坡长来反映地形因子的坡长值,并采用迭代累积的算法提取坡长,同时考虑了侵蚀、沉积、沟道,较完整地实现了坡长的计算条件。对实例进行计算、分析,并同已有估算方法进行了对比。该方法有效地表达了坡长与地形的相关关系,计算结果准确,空间分布合理,适合于在流域和区域尺度上基于DEM对地形因子进行提取与分析。     

GIS环境下基于DEM的流域自动提取方法

从数字高程模型DEM(Digtal Elcvation Models)直接提取河网及相关流域信息,是分布式水文模型开发与应用的基础.探讨了从数字高程模型(DEM)中提取流域水文特征的详细过程,包括:DEM的生成和预处理、水流方向的确定、河网的提取、流域边界的确定和子流域的划分.旨在为ArcGIS在流域水文分析中的应用提供参考.     

基于GIS的DEM和分布式水文模型的应用比较

本文采用GIS地形分布技术和栅格技术，对TOPMODEL和新安江水文预报模型进行基于GIS的技术改造，构建了基于DEM栅格的TOPMODEL水文模型和基于GIS的TOPMODEL和新安江分布式水文模型，并将3个模型应用于黄河支流——洛河卢氏以上流域的水文模型的参数率定和模拟比较，以探讨 GIS技术的应用和模型的适应性。结果表明在该研究流域上，3个模型都能很好地进行水文过程模拟，其中基于DEM栅格的TOPMODEL模型可取得更好的效果。     

基于GIS的邢江河流域生态环境敏感性分析

为了解邢江河流域存在的生态问题,结合相关资料和研究数据,选择土壤侵蚀、石漠化、酸雨、生境、水域缓冲区5个生态敏感性指标,借助GIS技术,利用栅格数据GIS空间分析方法对各评价因子进行量化提取,采用多因子加权求和模型对各评价指标进行空间叠加分析和综合生态敏感性分析。结果表明：① 邢江河流域生态敏感区的面积排序为轻度敏感区(34.50%),高度敏感区(25.44%),极度敏感区(23.67%),中度敏感区(12.65%),不敏感区(3.73%),极度敏感区和高度敏感区占了49.11%;② 极度敏感区主要分布在流域的上游,高度敏感区分布在流域上、中游,中度敏感区与轻度敏感区则零散地分布在整个流域,不敏感区集中分布于流域的中上游。邢江河流域的生态敏感性在空间分布上存在差异,生态敏感度较高,生态环境状况较差,地区的社会经济发展应充分注意生态环境的保护。