基于分布式水文模型的山洪预警临界雨量计算

以抚河流域3个山丘小流域为例,采用分布式新安江模型对小流域暴雨洪水进行精细化模拟,利用率定后的分布式新安江模型进行临界雨量试算,得出各流域不同初始土壤含水量、不同预警时段组合条件下临界雨量。将计算所得临界雨量与实测暴雨洪水过程和设计暴雨进行比较验证,结果表明临界雨量计算结果较为合理,说明分布式新安江模型可应用于抚河流域山洪预警临界雨量确定,并为抚河流域山洪预警工作的开展提供参考方法。     

基于水文模型的缺资料流域设计洪水计算

从流域降雨径流物理机制出发，选取不同水文气象分区的4个缺资料小流域，基于暴雨衰减公式进行设计降雨过程计算，结合流域下垫面特征推求模型参数，构建流域水文模型实现设计洪水计算，并将水文模型法计算结果与推理公式法进行比较。结果表明：水文模型法得到的设计洪水与推理公式法相似(洪峰、洪量相对误差均不超过30%);水文模型法考虑了土壤下渗能力随着降雨过程的变化情况和流域内各点汇流过程的不确定性；水文模型参数的时空分布不均匀性更加符合流域实际的产汇流规律，提升了复杂情况下设计洪水计算的可靠性。     

乌鲁木齐市仓房沟中路“蟠龙山庄”住宅小区洪水分析计算的方法及过程

小流域暴雨洪水的水文分析计算方法对于缺乏水文观测资料的流域内的工程建设,确定其工程规模及防洪标准,保障周边居民的生命财产安全是常用的计算方法之一。该文从水文分析计算原理为出发点,分析计算小流域内的洪水产生的起因,探讨暴雨洪水的计算过程及比选方法,并且从计算结果的对比中推荐出暴雨洪水的选用结果。     

基于CUDA架构并行算法的带地形AMT二维反演实现与应用

并行计算是提高音频大地电磁（audio-frequency magnetotelluric method,AMT）数据反演效率的有效途径。本文在统一计算设备架构(compute unified device architecture,CUDA) 下开展带地形的AMT数据二维反演并行算法研究,旨在利用GPU强大的计算能力及并行计算技术实现高精度、快速度的AMT数据二维反演。首先利用有限元和自适应正则化反演算法实现AMT数据二维反演的串行化计算;然后在PGI Visual Fortran+ CUDA5.5环境下编写基于CPU+GPU的CUDA并行代码,将正演中的频率循环、反演中的模型灵敏度矩阵计算和反演方程正则化求解部分进行并行化处理;通过不同复杂程度的理论模型正反演模拟验证了该并行算法的有效性和准确性。不同模型和不同模式下的数值模拟结果对比表明,基于CPU+GPU的CUDA并行算法相较于传统的CPU串行算法,在灵敏度矩阵计算和反演方程正则化方面耗时更少,加速比最高可达10倍以上。最后将该并行算法应用于某矿区实测AMT数据的二维反演中,取得了较好的应用效果。     

三门峡-小浪底区间分布式水文模型构建

依据从DEM中提取的汇流网、水流路径长度和坡度等流域特征,建立了适合于黄河三门峡—小浪底区间水文过程的松散耦合型分布式水文模型．该模型用Horton下渗曲线进行单元网格的产流计算,用各产流单元的汇流时间和线性水库相结合的方法模拟洪水过程中的洪峰平移和坦化现象．对研究区域11场洪水过程的模拟结果显示,该模型基本上能将洪水总量、洪峰流量和峰现时间的误差控制在许可误差内。     

FloodArea模型糙率系数改进方法

空间单元糙率系数是二维GIS水动力演进模型FloodArea中的重要参数,对模拟过程中流速有显著影响.模型算法与模型糙率系数定义都没有区分河道与坡面的概念,将栅格单元皆视为坡面,坡面漫流与河道汇流规则统一利用曼宁公式定义,糙率系数通常根据土地覆盖类型静态设置.但在模拟过程中,汇流或洪水的演进过程往往会导致下垫面糙率降低,使模拟糙率较实际偏高,模拟流速较实际普遍偏低.针对上述问题,根据土地覆盖类型与DEM,提出了河道区域与坡面区域区分化处理的糙率设置方法.以福建木兰溪中下游仙游水文站到赖溪水文站河段为研究区,使用改进后的糙率系数结合FloodArea模型完成了基于实测数据的洪水模拟实验.结果表明,改进的方法简化了率定过程,提高了模拟精度.同时,改进的方法不需要额外增加数据资料,较适用于贫资料区的洪水演进过程模拟与灾害预警.     

黄土地区小流域次暴雨侵蚀产沙研究

通过坡面模拟降雨实验，分析了黄土地区坡面降雨径流产沙过程的主要影响因素，建立了坡面径流含沙量与坡面流量、前期土壤含水量、土壤干容重之间的定量关系。应用实测资料分析了黄土地区暴雨径流侵蚀产沙特点，建立了考虑流域前期土壤含水量和径流涨落段的含沙量与流量之间的水沙传递关系，建立了小流域次暴雨侵蚀产沙模型。经用实测资料计算检验，此模型对小流域次暴雨侵蚀产沙过程及产沙总量的计算结果都具有较高的精度。     

采用分布式HEC-HMS水文模型的晋江流域暴雨次洪模拟

以晋江流域为研究区域,采用分布式HEC-HMS水文模型进行暴雨次洪模拟.分别通过SCS曲线数法计算水文损失,单位线法计算直接径流,Muskingum模型进行河道洪水演进,基流指数退水法模拟流域基流,并以1972-1979年的实测数据进行参数的率定及验证.研究结果表明:单峰的洪水模拟结果与实测数据拟合比较好,模型效率系数都在0.8以上,峰现误差为3h以内;多峰的洪水效率系数在0.6以下.     

工程水文学进展讲习班在我校举行

8月29日至9月12日我校水文系在水利电力类教材编审委员会的赞助下举办了工程水文学进展讲习班,全国各有关院校水文教师60余人参加。由国内著名水文专家教授近20人讲述工程水文学各方面近来的进展,内容包括随机水文,洪水频率,中国暴雨的分类与落区,中国中小河流设计暴雨十年进展,可能最大暴雨洪水概念和方法的新发展,汇流理论,山坡水文学,降雨径流流域模型现状与展望,地下水数值模拟,梯级水库设计洪水,小流域     

基于Holtan产流的分布式水文模型

基于GIS与DEM技术,构建基于Holtan产流的分布式水文模型(Grid-Holtan模型)。模型以栅格为计算单元,栅格产流采用基于Holtan下渗方法的超渗产流计算,坡面汇流和河道汇流均采用逐栅格的一维扩散波水流演算模型模拟。将Grid-Holtan模型、陕北模型与新安江模型应用于半干旱的沁河孔家坡流域。结果表明,Grid-Holtan模型、陕北模型的模拟效果好于新安江模型,GridHoltan模型洪峰模拟效果更好。     

SCS模型在黄河中游次洪模拟中的分布式应用

针对SCS模型存在的空间描述能力有限等问题,使用概念性源汇(source-to-sink)汇流方法,替换原有的无因次单位线汇流方法,建立基于栅格的分布式SCS模型,并引入2个参数对SCS模型的径流量计算方法进行修正.选择黄河中游八里胡同水文站控制小流域检验了模型.检验结果表明:建立的分布式SCS模型不仅较好地再现了5场典型洪水的径流过程,还能给出分布式径流深等数据供空间分析参考;改进后的参数确定方法使得SCS模型的CN值既能反映区域间类似下垫面组合之间的差异和土壤初始含水量对产流的影响,又无需利用大量的观测资料重新对其进行率定,可供无资料地区的水文模拟参考.     

黄河源区可能最大洪水研究

以唐乃亥水文站所控制的黄河源区为研究对象,根据暴雨的物理成因,通过相似过程代换法得到组合暴雨过程,将组合暴雨过程极大化后推求流域可能最大降水过程。在分离出基流和融雪径流后,将黄河源区划分为9个计算单元,各单元采用初损后损法进行产流计算、单位线法进行汇流计算、马斯京根法进行河道洪水演算,建立模拟雨雪混合补给型洪水的水文模型。以流域可能最大降水过程、可能最大融雪流量过程作为模型输入,得到唐乃亥水文站的可能最大洪水。     

3种水文模型在淮河息县流域洪水模拟中的比较

选用新安江模型、TOPMODEL模型和SWAT模型这3种具有代表性的水文模型,对淮河息县流域洪水过程进行模拟,并对它们的模型结构、汇流方法和模拟结果进行比较。结果表明：新安江模型和TOPMODEL模型模拟结果略好于SWAT模型,说明结构复杂、考虑全面的分布式模型在洪水模拟中结果不一定最优;SWAT模型的最大优点不在于洪水模拟,而在于其考虑因素全面,适合做各种条件下的水文变化研究;这3种模型各有优缺点,下一步可以考虑如何采用集合预报的方法取长补短,提高模拟精度。     

飞来峡水库入库洪水计算模型探讨

在分析北江流域暴雨洪水特性的基础上,针对飞来峡水库流域洪水的特点和复杂性,采用水文学和水力学相结合的方法,构建了飞来峡水库入库洪水计算的耦合模型,整个模型由区间洪水计算的流域水文模型和河网水力学数学模型组成,模型的计算结果表明,洪水模拟与实测过程拟合较好,精度较高.其成果可作为飞来峡水库入库洪水分析和水库动库调洪计算的基础,为水库防洪调度的设计提供依据.在流域洪水模拟的过程中,采用了移用邻近参证流域资料进行水文参数率定和降雨径流模拟,取得了满意的结果,对无资料区间的洪水计算进行了有益的尝试.     

大尺度流域高分辨率河网提取的多叉树耦合方法

大尺度流域分布式水文模型的构建是揭示全球水循环运动机理的重要工具,而流域河网拓扑信息则是分布式水文模型最重要的基础输入之一.针对现有国内外各种软件平台对大尺度流域高分辨率河网提取能力不足的现状,提出了多叉树耦合方法,通过先分块提取、后重新耦合的方式,可以获取全流域一体化的高分辨率河网拓扑信息.该方法不受流域尺度和数据精度的限制,其河网提取过程可充分结合使用现有各种软件平台,适用性很强.将该方法应用到中国西藏境内3.2×104km2的拉萨河流域,实现了9子块河网的一次性集成,共获取147994个坡面单元,平均坡面面积0.22km2,表明了多叉树耦合方法技术可行,并为后续大尺度水文模拟提供了重要的技术支撑.     

淮河流域典型洪水年流量空间分布的季节特征

为了分析淮河流域洪水过程空间分布的季节变化特征,提高对典型洪水过程的认识,以TRMM 3B42卫星降水数据为驱动资料,利用分布式陆面-水文模型(LSX-HMS)模拟淮河流域典型洪水年(以2003年为例)的流量过程.结果表明:TRMM 3B42卫星数据能够较好地反映淮河流域降水的时空分布;LSX-HMS模型对流量时间变化过程的模拟精度较高;逐月流量空间分布给出了流域洪水过程的季节变化特征,准确反映了流量从南向北推进进而消退的空间演变过程.分布式水文模型对流量空间分布的模拟预测有助于流域洪水事件的预警与管理.     

湖北省柳林镇“8·12”山洪过程模拟分析

由极端暴雨引发的山洪灾害已成为阻碍社会经济发展的主要因素,为科学认识山洪形成过程,揭示山洪致灾机理,以湖北省柳林镇“8·12”重大山洪灾害为例,基于全国山洪灾害调查分析评价数据结合实地调查,采用自主研发的FFMS(Flash Flood Modelling System)分布式水文模型对柳林镇暴雨山洪过程进行反演模拟.从洪水来源、产流组分变化入手,深入剖析此次山洪灾变响应过程.结果表明：采用时空变源山洪模拟方法,可以准确分析山洪过程流域产流机理及组分变化,实现对暴雨山洪过程的精细刻画.柳林镇“8·12”重大山洪灾害成因主要在于该地区超历史极值暴雨导致上游3条支流所在流域超渗产流量激增,特殊的地形条件和地理位置造成主、支流洪峰几乎同时在柳林镇断面遭遇叠加,加之下游莲花溪洪水汇流浪河后形成顶托,共同作用下导致山洪灾害放大效应,给柳林镇造成重大人员伤亡.     

特小流域汇流模拟研究

流域汇流可以概化为洪水波的平移和坦化作用, 平移和坦化模拟是大多数概念性汇流模型的核心.该文通过13个特小流域的汇流模拟计算, 研究了特小流域的汇流特征.模拟结果发现,特小流域汇流的平移作用不明显,流域调蓄作用主要是坦化作用,汇流模型主要是坦化作用的模拟.同时由于特小流域集水面积小,流域调蓄能力小,用于模拟坦化作用的水库数量参数也比大、中、小流域要少.     

高山深谷地区的水文模拟——以拉萨河流域为例

建立了高山深谷地区基于物理机制的流域分布式模型,模型描述了坡面流和壤中流沿坡向的变化,从而可以反映出高山深谷地形上的长坡面和陡坡面水文信息沿坡向或垂向变化.模型初步应用于拉萨河流域,对1999和2000年汛期的产汇流过程进行了并行计算,模拟效果良好,初步验证了模型的合理性和适用性.     

水文水力学结合的秦淮河流域洪水模拟与实时校正

针对以栅格新安江模型为代表的分布式水文模型在秦淮河流域洪水模拟预报中下游感潮河段应用精度受限的问题,以前垾村(秦)站为节点,上游采用栅格新安江模型计算产流,下游采用水动力学模型对受闸泵调度影响的感潮河段水位进行模拟,并采用K最近邻(KNN)法和反馈法对模拟结果进行实时校正。结果表明,采用KNN法校正后确定性系数为0.718～0.975,达到了乙等预报精度要求,可用于秦淮河流域洪水模拟预报。