基于WEP模型和TRMM_PR的唐家山堰塞湖入湖径流预报

提高堰塞湖入湖径流量预报的准确性对其下游洪水灾害的预警与预防具有重要意义，但由于堰塞湖往往形成于缺乏观测资料的山区，给预报工作带来了很大困难。为解决上述技术难题，本文采用将具有物理机制的WEP分布式水文模型与热带降雨测量卫星的降雨数据（TRMM_PR）相结合的方法，以2008年5月12日四川汶川大地震形成的唐家山塞湖为研究对象，对其入湖径流量进行了逐日模拟预报。首先，由1:250000的DEM数据生成研究区域（12029.25km2）内的数字水系，并收集了相关的三期土地利用（1985、2000、2005年）、土壤等下垫面数据；然后，采用研究时段内4个气象站逐日降水、气温、日照时数、风速、相对湿度数据作为输入来驱动模型，并选择区内4个水文站1976-1980年的月均径流观测数据对模型进行验证；最后，为提高模拟预报精度，下载了热带降雨测量卫星的TRMM_PR数据，对模型的降水输入进行了改进。结果显示：利用地面气象站点观测降水数据对TRMM_PR数据进行修正后，可在一定程度上改善模型的降水输入，有利于提高模型的径流预报精度。     

唐家山堰塞湖水文气象预报应急保障实践

唐家山堰塞湖排险过程中的水文气象预报存在监测站网稀缺、监控和预报手段受限等困难。通过深入分析流域特征，利用多种气象预报手段，借用临近水文站北川站的产流预报方案，参照临近流域的雨洪对应关系，在较短的时间内制定了降雨预报和产汇流预报方案，并应用静库容调洪演算方法，库水位涨差预报相关图、水力学计算方法等技术手段开展唐家山水位的预报。阐述了唐家山堰塞湖水文气象预报技术特点和应急预报途径，总结了开展堰塞湖水文气象预报的成功经验及存在问题。     

唐家山堰塞湖抢险工程的后勤保障

中国人民武装警察部队水电第一总队奉命参加唐家山堰塞湖抢险,在多军兵种协同作战中作为工程后勤保障的重要成员单位,在自然条件极其恶劣的情况下,以保施工保生活为重点,以有力的后勤保障为圆满完成抢险任务奠定了坚实的基础.5月26日至31日泄流槽施工期间,水电第一总队在设备和油料、食品和卫生防疫方面的后勤保障工作,保证了泄流槽顺利开挖,提前5天超额完成了水利部专家组制定的最高泄流方案.     

唐家山堰塞湖应急除险水文分析计算

在唐家山堰塞湖应急除险过程中，长江水利委员会水文局等单位多渠道、多途径、多方案收集必要的基础资料，及时地提供准确、可靠的水文分析计算成果，为唐家山堰塞湖除险方案的制定、快速处理并减小堰塞湖的威胁发挥了重要的作用。在简述通口河流域概况以及唐家山堰塞湖湖区水文特性的基础上，介绍了长江委水文局、长江科学院和成勘院3家单位拟定的堰塞湖容积曲线。着重分析了唐家山堰塞湖入湖设计洪水和涪江干流沿程各控制断面设计洪水的计算方法及主要成果。     

两种溃坝模型在唐家山堰塞湖溃决模拟中的对比

基于唐家山堰塞坝溃决的实测数据,使用BREACH模型及中国水科院DB-IWHR模型,对唐家山堰塞坝溃决过程进行了反演分析,并对两种模型进行参数敏感性分析。研究结果表明:使用针对唐家山的参数,两种模型均可较好地反演唐家山溃决洪水的过程,BREACH模型的下游坡比和孔隙率是对结果影响比较敏感的输入参数;DB-IWHR模型在冲刷参数和下游水深计算两方面做了改善,较好地解决了这一问题;DB-IWHR提供了一个Excel格式的计算软件,数值分析稳定性好,使用简洁客观,可供类似堰塞湖应急处置时参考。     

唐家山堰塞湖成功排险的探索与思考

1 概况 唐家山堰塞湖位于四川省北川县上游通口河上,堰体长803.4 m,宽611.8 m,面积30.72万m2,体积2 037万m3,堰体最高点高程791.9 m,堰体底部高程667.5 m,堰体最大高度124.4 m,垭口处堰高82.65 m.总库容3.15亿m3,回水长度约23 km.若发生溃坝将影响下游北川县,江油市,绵阳市的涪城区、科学城、农科区以及三台县人口130多万,甚至影响到遂宁市,属"5.12"汶川特大地震中形成的极高危级堰塞湖.     

浅谈唐家山堰塞湖应急排险的安全管理

在方圆不足1 km2的堰塞体上,在人员数量多、机械设备多、安全隐患多、施工强度大、条件艰苦的情况下,创造了施工作业零伤亡的良好业绩.文中从安全制度建立、安全作业监督管控、安全观测与警戒、应急预案建立与完善等方面进行了阐述.     

堰塞湖水文应急预报常用方法及实践

堰塞湖水文应急预报一般存在实测数据少,代表性差,实时报汛信息不全面和缺乏实测数据检验等问题。从水文应急预报实用技术的角度,阐述了堰塞湖水文应急预报内容及具体方法。结合静库容调洪演算法、库水位涨差预报相关图和导流槽过流流量水力学计算法,对唐家山、舟曲堰塞湖水位过程进行了应急预报,预报结果精度较高。指出了进一步开展堰塞湖水文应急预报方法研究的方向,为今后开展类似应急抢险和水文应急预报研究提供了技术参考。     

唐家山堰塞湖应急处置施工技术和施工组织

唐家山堰塞坝顺流向长802 m，横向宽610 m，高82～124 m，堰塞体积为2 037万m\+3，抬高水位约70 m，蓄水量约3.18亿m\+3。由于施工过程中不确定因素多，拟定了3个开挖方案，根据工程特性，经过比较，选择以机械开挖为主，小规模爆破（孤石解炮、清石坎等）为辅，人工装运钢丝石笼码砌护坡的基本方案。针对明渠沿线地形地质特点，施工时划分为3个作业区，即上游高地为第1区，中间凹地为第2区，下游石坎和陡坡段为第3区。 在实际施工中，由于参战各方共同努力，保证了机械设备24 h高效率施工，提前超额完成了指挥部下达的泄流渠开挖任务。     

石羊河流域中长期径流预报模型应用

以石羊河流域西营水库为研究对象,采用时间序列模型(逐步回归自回归组合模型、ARMA模型)和改进的人工神经网络模型(逐步回归BP神经网络模型、逐步回归RBF神经网络模型)进行中长期径流预报并对比分析,为石羊河流域水量调度系统设计提供参考。结果表明:4种预报方法都达到预报精度要求,其中RBF神经网络方法合格率最高,但耗时长,逐步回归自回归预报精度和模型耗时都比较合理,可为石羊河流域水资源调度提供参考。     

基于NWS BREACH的唐家山堰塞坝泄流过程模拟

NWS BREACH模型是目前国内外模拟土石坝或堰塞坝漫顶及管涌破坏最常用的数学模型。基于唐家山堰塞坝的实测资料,建立了唐家山堰塞坝漫顶泄流过程数学模型,并通过现场监测得到的流量过程和库水位变化资料验证了所建立模型的合理性。对模型中的重要参数进行了敏感性分析,研究了坝料平均粒径、冲蚀率、下游坝坡坡比3个参数对模型计算结果的影响,表明坝料冲蚀率和下游坝坡坡比对泄流过程影响显著。研究成果对堰塞坝除险和洪水风险评估具有指导意义。     

WEP模型参数自动优化及在汉江流域上游的应用

本文将全局参效自动优化算法-复形进化算法,引入WEP-L模型,并成功应用于汉江上游流域.通过复形进化算法参数自动优化,可找到WEP-L模型的一套较优的参数.同时,为比较不同目标函数对参数敏感性与自动率定的影响,分别对8种目标函数进行了参数敏感性分析及自动率定.结果显示,如果以水量误差和纳什效率系数为评价标准,排序后的残差平方和及其变化形式的效果较好.WEP-L模型参数敏感性分析及参数自动化率定的实现,可提高WEP-L模型参数率定的科学性和客观性,从而方便WEP-L模型的推广与应用.     

堰塞坝溃坝数学模型研究与应用

针对堰塞坝坝体土石料的宽级配特性,引入与水流方向垂直的附加作用力来考虑粗颗粒对细颗粒的阻拦、遮蔽作用以及细颗粒对粗颗粒的包围、填实作用,提出了一个可模拟堰塞坝漫顶溃决过程溃口发展规律与流量过程的数值模型和相应的计算方法,利用该模型对唐家山堰塞坝泄流过程进行了模拟,得出的泄流槽发展规律与洪水流量过程与实测资料接近,验证了该模型和计算方法的合理性。进一步,利用笔者建议的数学模型及数值计算方法,比较分析了唐家山堰塞坝除险过程中泄流槽断面型式对堰塞坝泄流过程的影响,发现堰塞湖在采用泄流槽引流除险时,泄流槽深度与断面型式对其泄流过程具有重要影响,增加泄流槽深度,可明显提高泄流效率,但堰塞湖下游将承受更大的风险。对于同样深度的梯形泄流槽,如果将槽底部断面减小,形成复合梯形泄流槽,不仅可减少开挖工作量,而且没有明显降低泄流效率,同时后者的泄流过程更为平缓,最大洪峰流量减小,出现的时间滞后,堰塞湖下游承受的风险也将降低。     

乌苏里江流域TRMM降水数据精度评价与修正

将地面站点观测的降水数据作为基准降水数据,评估汛期热带降雨观测计划(TRMM)降水产品3B42研究型数据(V7)与实时降水数据(RT)的日以及月尺度数据在黑龙江省乌苏里江流域的时空精度。结果表明:在时间尺度上,TRMM 3B42V7与3B42RT的日降水数据与站点降水数据相比,均系统性偏小,且相关性不是很好;相对而言,3B42RT与站点数据的偏差程度较小,相关性较好;月尺度数据与日尺度数据相比,月数据精度均有很大提高,且2种产品数据精度相差不大;在空间尺度上,TRMM 3B42V7和3B42RT都能较好地展现乌苏里江流域降水的空间分布特征。针对评估结果,使用加法和乘法模型对TRMM 3B42V7和3B42RT的月降水数据进行修正。修正后,2种TRMM卫星降水产品的月降水数据精度均有提高,并且加法模型修正效果更好。因此,可选取加法模型修正后的3B42RT月尺度降水数据用于汛期乌苏里江流域的相关水文研究。     

基于TRMM 3B42数据的1998-2010年中国暴雨时空特征分析

基于TRMM 3B42数据,构建5个年尺度时间序列参数,借助GIS空间分析和数学方法,揭示和分析1998-2010年暴雨降水的格局与过程特征。研究表明:13年来,年暴雨降水总量与年降水总量均呈缓慢下降的趋势,且空间格局相似,年暴雨降水比例时间波动较显著;暴雨集中分布区年降水以及年暴雨降水的时间波动均比较明显,年暴雨频次的时间波动较小但空间差异显著;暴雨降水空间分布在东西方向的差异性明显强于南北方向;年暴雨降水呈现向东北方向偏移的趋势;5个变量的变化趋势均表现出较强的空间差异性,且大部分像元呈增加(或减少)但统计不显著的趋势。     

基于TRMM 3B43 V7数据的云南降水与干旱监测及精度评价

选取云南省12个分布均匀的气象站点对TRMM 3B43 Version7降水数据进行相关性分析,利用降水Z指数进行干旱监测精度评价,分析云南省15年逐年及特大旱灾实例逐月的干旱时空特征。结果表明:TRMM数据的精度较高,多数站点的相关系数R2均在0.9以上,大部分TRMM数据比实测偏小;就全省而言年降水量有递减趋势,雨季主要集中在5-10月份占全年降水量的85.47%,降水量由东北向西南逐渐增加;单站及全省范围的TRMM-Z指数均与实测旱情趋势一致,其中11个站点的Z指数相关系数R2均在0.7⁰.85左右,全省年尺度TRMM-Z指数精度比单站略高;TRMM-Z指数监测的15年旱情及旱灾实例时空特征与实情相符,旱灾程度略低于实际情况,该监测方法在本区域适用性强。     

基于组合赋权的湖泊健康评价物元分析模型

湖泊生态系统的健康是人与自然和谐相处及可持续发展理念的重要体现。通过建立湖泊健康评价物元分析模型,并改进其指标权重的计算,以离差平方和准则将层次分析法、熵值法及主成分分析法3种赋权方法取得的权重结合得到最优组合赋权,应用到某地5个湖泊进行湖泊健康评价。根据当地湖泊具体情况,选取12个详细指标建立评价体系与评价标准,通过模型计算得出结果显示5个湖泊中4个湖泊评价结果为优,一个评价结果为良,湖泊总体健康状况良好。因此该模型用于湖泊健康评价是非常有效的。     

基于零维模型的湖泊底泥释磷强度研究 ——以杭州西湖为例

湖泊底泥释磷时空差异性较大,通过实验手段往往较难获得准确的湖泊底泥释磷强度。以杭州西湖为例,以实测资料为基础,通过构建零维模型对2011年西湖外湖TP全年的变化过程进行反演,得到了外湖各月份的底泥释磷强度,并构建了多维水动力水质数学模型对该释磷强度结果进行了校验。结果表明,采用反演得到的底泥释磷强度结果作为三维数学模型的参数值,模拟得到的2011年外湖TP浓度与实测值吻合较好,说明该底泥释磷结果可信。该方法可为国内其他湖泊底泥释磷强度的研究提供借鉴。