基于气象水文水动力耦合模型的流域尺度洪水预报方法： 以北江流域为例

针对中小流域目前径流和淹没预报难度较大且精度偏低的问题,本文以北江流域为研究对象,构建降雨径流-洪水淹没模型。在非耦合情况下,基于WRF-Hydro模式构建北江流域水文模型,通过对主要参数率定,优化了WRF-Hydro水文模型,模拟了流域的产流、汇流等水循环关键要素。在耦合情况下,将WRF-Hydro模式模拟的径流过程作为CaMa-Flood模型的边界条件,从而实现对整个流域的洪水淹没模拟。研究结果表明：在经过参数率定的WRF-Hydro水文模型中,针对验证期的5场典型洪水事件,皮尔逊相关系数均高于0.8,纳什效率系数在0.52至0.71之间,在预报期的三个洪水事件中,洪峰的平均误差为22.2％。在水文水动力模型耦合后,能够准确地捕捉洪水淹没与降雨强度、洪水流量变化之间的关系,进而提供洪水发生后洪泛区的淹没深度和范围等关键信息。本文构建的降雨径流-洪水淹没模型能够适用于地形复杂、降雨时空分布不均匀的北江流域,为类似半湿润流域的洪水预报提供了有益参考,同时也为水文水动力模型耦合的研究奠定了基础。     

广东省西江北江流域热带气旋的长期预报

通过对广东省内西、北江洪水长期预报,发现某些预报的洪峰出现时间,恰好与影响该省的各场热带气旋吻合.影响西、北江形成洪水的热带气旋不会遗漏,而不影响西、北江流域的热带气旋在预报图中不反映出来.从而探索出在做洪水长期预报的同时,又可作出对热带气旋的登陆时间、地点、风力等级和大致灾害程度的预报.     

广东省西江北江流域热带气旋的长期预报

通过对广东省内西、北江洪水长期预报，发现某些预报的洪峰出现时间，恰好与影响该省的各场热带气旋吻合。影响西、北江形成洪水的热带气旋不会遗漏，而不影响西、北江流域的热带气旋在预报图中不反映出来，从而探索出在做洪水长期预报的同时，又可作出对热带气旋的登陆时间、地点、风力等级和大致灾害程度的预报。     

北江流域历年洪水强度大小的比较研究

以北江流域石角站为研究对象,利用目标转换式将投影寻踪模型的约束去除,并通过人工鱼群优化算法的自适应搜索,寻找到最优投影向量。结果表明:人工鱼群优化的无约束投影寻踪模型进行洪水强度大小比较时,有利于人工鱼群算法优化性能的发挥,并且所得的结果与实际情况相符。其中,北江流域石角站2006年的洪水是1954-2006年53 a强度最大的洪水,此外1964、1966、1968、1982、1994和1997年的洪水强度也较大,仅次于2006年。这说明北江流域的洪水情势不容轻视,要加强北江流域的防洪工作,确保北江大堤的防洪能力。     

北江下游流域洪水预报模型

北江下游流域洪水预报模型干支流采用圣维南方程组的动力模型 ,差分基于Preissmann隐格式 ,用双扫描法求解。该模型考虑下游洪泛区分洪和崩堤两种特殊情况 ,能自然适合水流计算的边界条件 ,处理内边界条件简单 ,无须建立稀疏矩阵求解 ,存储量小 ,预报结果合理     

基于模糊聚类和BP神经网络的流域洪水分类预报研究

传统的流域洪水预报大都通过率定一组水文模型参数来寻求一个流域径流形成的一般性或平均化规律,其预报精度需要进一步提高.用模糊聚类ISODATA迭代模型将历史洪水分为若干类型,进行水文预报模型参数的分类调试;并建立BP神经网络分类模型判断实时洪水所属类别,选择其相应类别的模型参数实现流域洪水的分类预报.在辽宁省大伙房水库流域的实际应用表明:此方法不但可以实现洪水实时在线分类而且提高了流域整体洪水预报精度,是一种为水库实时调度提供可靠依据的有效洪水预报方法.     

基于雷达测雨的实时洪水预报模型

实时洪水预报系统通常会伴随系统误差,即模型误差和观测误差．为了减小系统误差,本次研究尝试将雷达测雨技术、BP神经网络技术引入流域洪水预报中,并建立基于分布式水文模型的洪水预报模型．将该实时预报模型应用于史灌河流域．从预报的结果来看,该实时预报模型很好地解决了雷达遥感数据与水文模型的耦合,为在流域洪水预报中采用雷达测雨提供了先行的研究基础．     

闽江七里街流域洪水实时预报修正方法研究

根据闽江七里街流域水文实测资料信息,利用新安江三水源模型对该流域实时洪水预报进行了研究,分别采用自回归模型和自适应洪水修正方法对预报洪水过程进行了实时修正.分析结果表明,对预报洪水过程进行实时修正,能大大提高预报精度,采用自适应洪水修正方法具有较强的实时跟踪系统动态变化的能力,其修正效果优于自回归模型.     

细河海州水文站实用洪水预报方案编制方法

尽管国内外的水文预报模型甚多,但是每个模型大都有一定的适用条件,对于特定的流域、下垫面以及资料系列要求较为苛刻。在实时洪水预报中必不可少的是有一套完整的实用洪水预报方案,本文按照流域产汇流的基本理论,以水量平衡为内核,制作一套实用洪水预报方案。     

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.     

基于船舶领域的珠江口通航风险评估

针对珠江口通航水域的交通安全状况,基于动态船舶领域及相关计算模型,建立船舶航行密度、交通冲突和矢量动能风险子模型,并且通过挖掘分析事故数据和船舶动态数据,对载运易发生事故的特殊货物船舶进行附加风险加权;然后,对四项风险因子进行耦合,建立系统性的珠江口通航风险评估模型;最后,针对水域内船舶实时营运状态,率定相关计算参数,运用该耦合模型计算得出"珠江口通航风险综合指数",并将风险指数分为4级.验证分析表明,该通航风险评估模型比较客观实际,可为海事监管提供技术支撑.     

长三角小流域AnnAGNPS模型参数敏感性及适用性评价

【目的】研究年度农业非点源污染模型(Annualized agricultural non-point source pollutant loading model,AnnAGNPS)在沛桥河小流域的参数敏感性与适用性,为长三角地区的流域综合管理工作提供数据支撑和科学依据。【方法】以长江中下游水阳江水系沛桥河小流域为研究区,采用差分灵敏度分析(differential sensitivity analysis,DSA)方法进行参数敏感性分析,通过相关系数(R²)、效率系数(E)以及相对误差(E_R)来综合评价模型的适用性。【结果】对研究区径流、总氮与总磷输出模拟最敏感的参数是径流曲线数(CN),对泥沙输出模拟敏感性程度最高的参数是CN、土壤可蚀性因子(K)、水土保持因子(P)与作物管理因子(C),且均呈正相关影响特征。验证期(2015—2018年)汛期与非汛期径流、泥沙、总氮与总磷的相关系数(R²)、效率系数(E)均大于0.80,相对误差(E_R)的绝对值均小于12%;模型对径流与泥沙汛期的模拟精度均高于非汛期,而对总氮与总磷负荷非汛期的模拟精度略高于汛期。【结论】校准后的AnnAGNPS模型应用于沛桥河小流域的模拟效果较好,可用于辅助长三角低山丘陵区农业小流域非点源污染与水土流失管理决策。     

用AGNPS模型对农田侵蚀控制方案的模拟

非点源污染负荷计算模型 ,可为污染控制提供有效的决策支持。将 AGNPS(agricultural non- pointsource)模型与地理信息系统 (GIS)技术相结合 ,在建立云南省捞鱼河小流域试验区基础信息数据库的基础上 ,根据现场观测数据 ,对模型进行了标定 ,并模拟评价了几种常用的侵蚀控制措施的效果。结果表明 ,AGNPS模型可以用于试验区。模型模拟的结果与已有经验和试验区的实际情况符合较好 ,可以为制定流域侵蚀控制规划提供有价值的参考     

分布式冰雪融水雨水混合水文模型

在以冰雪融水雨水混合补给为主的流域中，产流空间分布的不均匀性十分突出。为此，建议一种基于数字高程模型（DEM）和地理信息系统（GIS）的网格式空间分布水文模型。该模型可在分别考虑不同网格的热量和水分状态的基础上计算产流和汇流，并在乌鲁木齐河山区流域上得到应用，取得了良好效果。     

Calibration of the HSPF model with a new coupled FTABLE generation method

The hydrological simulation program FORTRAN (HSPF) is a comprehensive watershed model designed to simulate water quantity and quality processes.It is used widely throughout the world.Calculating discharge from a stream reach by HSPF is based mainly on function tables (FTABLEs),which describe the relationship between surface area,stream stage,volume,and discharge.The traditional method of FTABLE generation (using general stream cross-sections and the Manning equation or other discharge relationships) can be time-consuming and inaccurate when there are limited calibration stations and survey data.Recent insights into generalized coupled stage/storage and stage/discharge relationships,however,offer the potential to improve both the speed and accuracy of compiling FTABLEs and thus HSPF models.This study tested the application of these insights in generating FTABLEs.The study domain included 18 gauging stations in a coastal plain environment on the Peace River watershed in West-Central Florida.In the calibration of this model,wetlands were treated as reaches in HSPF with storage-attenuation characteristics.Over the simulation period,the modeled daily flow and stage correlated well with observed data at all ganging stations along the Peace River.The Nash-Sutcliffe efficiency and correlation coefficient computed using observed and simulated daily flows were 0.90 and 0.91,respectively,at the Peace River outlet.Rigorous testing found that the new system for calibrating the FTABLEs improved the model predictive ability and efficiency.Uncertainty in un-calibrated station performance was also reduced.The model parameters obtained in this study could potentially serve as reference values for model application in similar climatic regions.They may also have particular relevance in disaster management,as the simulation period extended over the hurricane season of 2004,and the model domain was within a high hurricane impact zone.The possible effects of hurricanes on discharge are also briefly discussed.     

Bayesian-combined wavelet regressive modeling for hydrologic time series forecasting

Wavelet regression (WR) models are used commonly for hydrologic time series forecasting, but they could not consider uncertainty evaluation. In this paper the AM-MCMC (adaptive Metropolis-Markov chain Monte Carlo) algorithm was employed to wavelet regressive modeling processes, and a model called AM-MCMC-WR was proposed for hydrologic time series forecasting. The AM-MCMC algorithm is used to estimate parameters’ uncertainty in WR model, based on which probabilistic forecasting of hydrologic time series can be done. Results of two runoff data at the Huaihe River watershed indicate the identical performances of AM-MCMC-WR and WR models in gaining optimal forecasting result, but they perform better than linear regression models. Differing from the WR model, probabilistic forecasting results can be gained by the proposed model, and uncertainty can be described using proper credible interval. In summary, parameters in WR models generally follow normal probability distribution; series’ correlation characters determine the optimal parameters values, and further determine the uncertain degrees and sensitivities of parameters; more uncertain parameters would lead to more uncertain forecasting results and hard predictability of hydrologic time series.     

基于AHP的克孜勒苏河流域生态安全评价及预测

为了更加高效地改善克孜勒苏河流域生态安全环境,基于AHP技术的支持,选取研究区域经济生态安全系统、自然生态安全系统、社会生态安全系统中的15个指标构建生态安全评估指标体系,对克孜勒苏河流域2008-2020年的生态安全进行评价与预测。结果表明:该流域生态安全处于上升状态,增长情况并不明显。预测至2020年克孜勒苏河流域生态安全将持续处于较安全状态,但是并未达到安全状态。从戈壁产业和天然草场保护方面提出对策建议。     

用于手写体汉字识别的汉字结构模型

针对手写体汉字识别问题，选取笔段和笔划作为基元，分析手写体汉字的组成规律和变形规律，提出了两种汉字结构模型：笔段中心点模型和笔划关系矩阵模型，以及基于模型的分类依据和识别方法．根据所提出的模型，采用两级分类方案构造汉字识别系统，粗分类采用笔段中心点法，细分类采用笔划关系矩阵法．实验表明模型是有效可行的．     

藏东南尼洋河流域降水径流水量平衡问题

为了深入分析藏东南尼洋河流域水文特征及产汇流机理,对该流域降水径流水量平衡问题进行研究。基于尼洋河流域工布江达、巴河桥、更张等水文站日降水、流量等水文气象观测资料,对采用传统泰森多边形法计算的尼洋河流域面平均雨量小于径流量这一现象进行分析,提出降雨径流水量平衡问题;针对尼洋河流域地形地貌特征、降水空间分布规律和测站分布的实际情况,提出尼洋河流域面平均雨量分布式计算方法,并进行了实例计算。计算结果表明:目前对尼洋河流域降水空间分布特征缺乏正确认识;采用传统的泰森多边形法计算面平均雨量是导致出现水量不平衡问题的主要原因。指出尼洋河流域面平均雨量计算应考虑降水的垂直分布差异。     

三峡库区小江流域AnnAGNPS模型参数分析

AnnAGNPS是一个批处理、连续模拟流域尺度的分布式农业模型,其根据水文特征将流域划分成若干同质分室或集水单元,模拟流域内每个水文单元和流域整体输出的径流、泥沙、养分和农药的负荷.本文以三峡库区小江流域为例,介绍了构建该模型所需要的气象、地形、土地利用、土壤、作物、非作物、作物管理、施肥、农药、径流曲线等参数的方法.