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。     

暴雨及久雨作用下东岭信滑坡堆积体的渗流特性及稳定性分析

暴雨和久雨是影响滑坡稳定性的重要因素.选取东岭信滑坡堆积体典型剖面,研究其在降雨条件下的稳定性演化机制.基于非饱和渗流基本理论研究了相同雨量、不同雨型下堆积体的渗流特性,并基于渗流场计算结果采用极限平衡法计算了安全系数.根据计算结果,从降雨过程中和降雨后两个角度分析了堆积体内部渗流场与稳定性对不同降雨条件的响应规律.结果表明,暴雨较久雨对堆积体渗流场的影响更大,并表现出强烈滞后性;而久雨较暴雨对堆积体稳定性影响更大,且表现出较弱滞后性;暴雨易在降雨结束后造成滑坡,而久雨更有可能在降雨过程中造成滑坡.     

龙脉水库除险加固设计洪水分析研究

采用实测暴雨资料进行设计洪水复核,为龙脉水库除险方案和加固措施提供依据.复核中,通过对暴雨特性、暴雨频率分析,以设计点暴雨、设计雨型和设计面暴雨,采用扣损法进行产流复核分析,并进行时程分配,利用瞬时单位线法进行汇流复核计算,从而确定了水库除险加固设计洪水.通过与推理公式、经验公式和原设计成果比较分析,采用瞬时单位线法的洪水复核成果更为合理.     

新暴雨形势下上海市设计暴雨雨型研究

雨型是描述降雨过程的概念,是降雨强度在时间尺度上的分配过程,是获取雨水径流过程线的基础.设计暴雨雨型是当地在大量暴雨资料统计规律基础上选定的最有代表性的雨型.本研究利用上海市多年(1985~2012)降雨资料,建立了具有典型性、代表性的上海市设计暴雨雨型.     

新疆天山北坡小流域暴雨洪水计算

为新疆北坡小流域暴雨洪水找出一条可靠的计算途径,针对新疆天山北坡小流域暴雨洪水的特点和规律,提出了应用解三元联立方程组法和推理公式法两种方法,由设计暴雨推求洪沟设计洪水.实例应用结果表明,解三元联立方程组法和推理公式法两种方法切实可行,能够解决无资料地区的暴雨洪水计算问题.     

城市暴雨防洪系统中调蓄削峰设施研究

目的优选调蓄削峰设施,加固城市防洪排涝系统,快速削减城市内多余的雨水.方法建立一整套城市雨水系统削峰调蓄方法的优选模型,采用城市的降雨资料直接推求暴雨公式,年超大值法选取降雨样本,利用SCS雨型对降雨量进行24 h雨量时程分配,采用初损-后损法计算径流量,用瞬时单位线法模拟各雨水口流量过程线,核算现有城市雨水系统的过水能力,确定调蓄设施的设置位置.根据调蓄设施的位置和调蓄容积,分别对调蓄池和调蓄管进行详细的参数计算和直接建设费估算,最终选出最优方案.结果直接计算出设计要求重现期降雨量,避开现有城市暴雨强度公式不适用于大设计重现期的问题,解决了计算繁琐,计算量大且易出错的问题.结论采用初损-后损法推求设计降雨的径流量,系统即适用于大范围地区的径流量计算,同样适用于小范围地区的径流量计算.近期降雨实测资料进行推求可以摆脱样本资料年限上的限制.     

具有历史洪水时P—Ⅲ分布线性长法的研究

为了填补国内空白,基于美国学者Hosking1990年提出的线性矩法（L-monent）,专门就线性矩法在P－Ⅲ分布下参数估计的算法,与传统参数估计方法在统计性方面的差异进行介绍与分析计算,提出了具有历史洪水时该法的计算公式,大量统计试验结果表明,线性矩法确定具有良好性能,矩较法好得多,与概率权重矩法（PWM）结果很接近,所提出的具有历史洪水情况下的线性矩公式是合理有效的。     

垂向混合产流模型在无资料地区山洪灾害临界雨量计算中的应用

临界雨量是山洪灾害预警的重要指标.采用垂向混合模型进行净雨过程计算减小了流域降雨分布及流域下垫面不均匀对山洪灾害临界雨量计算的误差,尤其在短历时高强度暴雨或流域前期影响雨量不大的条件下,更有适用性,更能真实地反映实际情况,计算成果优于新安江三水源模型和基于初损稳损的暴雨洪水查算手册方法.采用上述3种方法计算临界雨量,典型流域——湖北省巴东县沿渡镇罗溪河2014年9月2日发生的山洪灾害实际降雨量与垂向混合模型计算成果最接近,后者比前者偏大23%,另外两种方法偏大约40%.采用垂向混合模型进行净雨过程计算,所得临界雨量与蓄水容量抛物线指数B、反映下渗空间分布特征的参数BF变化成反比,与反映下渗率影响的系数KF成正比,但这些产流参数对模型影响均不敏感.在无资料地区难以进行参数率定的情况下,根据经验确定参数引起的临界雨量值不确定性不显著.     

论造洪暴雨资料的分析方法

我国国境内的洪水绝大部分是由大雨所造成的,因此研究洪水的成因必先分析暴雨的性质。目前动力气象学的已有知识尚不能用来定量地分析降雨的性质,所以必须采用了暴雨资料的一些简单的组成要素,如雨率、雨时和雨面等,它们之间的关系及其出现的概率只能　当地观测资料所绘出的关系线、用适线法把代表资料的关系公式推求出来,这样来分析暴雨的性质。 世界各国现行的造洪暴雨资料分析方法是不完善的,其理论基础是很薄弱的Ｏ这主要是由於以往对於更基本的流域的雨水怎样汇成河中流率的力学分析没有能得出一套理论系统来,困而无从确知究竟需要怎样的暴雨资料。近年作者总结了降水集流的理论系统〔丑〕〔９〕後,认为对於洪水资料的要求工程师们饮已不满足於洪案流率一（［ｔ］数值,且进而要求相应某一概率的流率时程线,则对於造洪暴雨资料的要求自亦不能满足於雨时及其相应的平均雨率,而应进而要求那个产生最大流率时程线的而率时程线;这些尚民是对於小流域上暴雨资料的分析法而言的。 本文对於小流域上阵雨资料的分析法指出了现行雨率——而时——概率关系分析法的本质和缺点、用站年法延长系列和用日雨量等值线插补雨季——而时关系法的不合理性,并建议了一种推求相应一定概率的雨率时程线的方     

郁江南宁“68.8”、“01.7”洪水气象学特征

对比分析1968年8月（简称“68.8”）和2001年7月（简称“01.7”）郁江南宁大洪水的气象学特征,认为“68.8”和“01.7”大洪水的主要影响天气系统背景,前者是西南涡影响在前,台风影响在后的暴雨天气,后者是单一的台风影响下的全流域暴雨一大暴雨强降雨过程。两次大洪水在流域降雨强度的分布上差异较大,前者强降雨中心位于德保、靖西、那坡一带的右江地区,后者位于左江流域的上思县境内;“01.7”大洪水所发生的大暴雨、暴雨的县（市）次分别是“68.8”大洪水的2.33倍和1.33倍,而属于一般性降雨的大雨出现的县（市）次,“68.8”大洪水是“01.7”大洪水的2.29倍,“68.8”大洪水过程的时间长、洪水涨势较慢,“01.7”大洪水过程时间短、洪水涨势快。提示降雨天气过程的特别配置或者一次降雨过程引发全流域强降雨都可能造成郁江南宁大洪水。     

基于神经网络与半分布式水文模型相结合的缺资料区径流估计模型 ——以莺落峡流域为例

针对黑河上游莺落峡流域海拔较高区域降水缺测问题,基于半分布式水文模型TOPMODEL,利用神经网络(ANN)融合海拔较高区模拟降水与流域稀疏站点观测作为降水输入计算产汇流,并利用粒子群优化算法进行参数全局优化以同时率定TOPMODEL与ANN参数,从而构建基于ANN与半分布式水文模型TOPMODEL相结合的径流估计模型P-NN-TOP.利用1990—1995年莺落峡水文控制站观测日径流进行模型进行参数率定,利用1996—2000年的相应观测进行模拟验证,并借助所发展模型P-NN-TOP对2001—2010年的日径流进行估计与分析.结果表明:在模型率定和验证期,新发展的P-NN-TOP模型较其他模型表现出明显的优势,在观测站点稀疏情况下能较好地融合站点观测和模式模拟信息;并在兼具输入数据可获取性的同时提高了径流模拟的精度.此外,结果还显示2001年为模拟与观测日径流相关性的年突变点并从2004年开始明显降低,与上游水电站的开发使用在时间上基本一致,表明所发展的P-NNTOP模型能较为合理描述2001—2010年出山流量日变化,在探索径流估计新方法的同时也为类似流域的洪涝预警和水资源调配提供一定参考.     

降雨历时和重现期对洪涝风险的敏感性和转移——以济南市大寺河流域起步区段大桥分区为例

为研究降雨历时和重现期对洪涝风险的敏感性和转移影响,构建了3种降雨历时和7种重现期的芝加哥降雨雨型,并建立了相应的MIKE FLOOD耦合模型,模拟了21种降雨情景下的洪涝过程;基于模拟结果,分别从洪涝空间分布、水动力特性等方面开展分析。结果表明：（1）1风险级主要位于城镇道路,5风险级主要分布于耕地、绿地和林地等径流系数较低的用地处。（2）各风险级积水总量峰值和积水总峰值均随降雨历时和降雨重现期的增加而增加,且对低重现期和短降雨历时更为敏感。（3）各洪涝等级的积水峰值面积随洪涝等级的增大逐渐增大,均随降雨历时增加而增加,增幅整体上为增长趋势。2风险级的积水峰值面积对重现期的变化敏感性最强,5风险级的积水峰值面积对重现期的变化敏感性最低。1、2风险级的积水面积峰值对短降雨历时更敏感,3、4、5风险级的积水面积峰值对长降雨历时更敏感。（4）当降雨历时相同时,随着重现期的增加,只发生无风险等级向有风险等级和从高等级向低等级转移的过程。随着降雨重现期的增大,研究区主要发生无风险到5级、5级到4级两个转移过程,且对低重现期的变化更敏感。本研究可为雨洪管理研究提供科学参考。     

平原河网地区设计暴雨方法探讨

在我国，传统设计暴雨方法仅适用于山区性流域，目前平原河网地区的设计暴雨仍是难题，这严重影响了设计洪水计算的精度。结合太湖流域的水文特点，在太湖流域防洪规划中研究提出适合平原河网地区的同频率典型降雨与分类下垫面产流方法相结合的太湖流域设计暴雨方法，简要介绍了该方法的基本思路以及应用于太湖流域防洪规划的设计洪水成果实例。     

非平稳性条件下设计洪水地区组成分析

针对非平稳性条件下不同区域洪水间组合设计值计算难题，采用Copula函数构建了可综合考虑不同区域洪水边缘分布非平稳性和洪水间相依结构非平稳性的变参数Copula模型，分析了不同区域洪水间联合分布规律随时间的演变特征。基于等可靠度法和条件期望组合法，提出了变化环境下设计洪水地区组成分析方法，实现了非平稳性条件下不同区域洪水组合设计值的计算。以寸滩站和宜昌站年最大15 d洪量系列为例，分析了两站洪量及其区间洪量的变化特征。结果表明，寸滩站和宜昌站的洪量系列均具有减少趋势，两站洪量的联合分布随时间变化，指定重现期对应的宜昌站、寸滩站及寸滩—宜昌区间洪水设计值随使用年限的增加而减小。     

基于Infoworks ICM模型的典型海绵措施径流减控效果评估

为了分析海绵措施在流域尺度的雨水径流减控效果,提出适用于海绵城市系统建设的最优组合模式。基于Infoworks ICM模型构建马草河综合流域洪涝模型,结合雨水控制与利用工程设计规范,定量评估调蓄池、下凹式绿地及透水铺装海绵组合模式的蓄滞效果。研究结果表明:(a)海绵组合措施对10年一遇以下低重现期降雨径流量、洪峰流量和峰现时间的削减延迟效果较好;当降雨重现期达到10年一遇及以上时,径流量和洪峰流量削减比例不同程度地降低,洪峰流量削减和峰现时间延迟效果明显降低。(b)实施海绵措施后流域年径流量平均削减39%,各管控地块全部满足控制标准,现行雨水设计规范标准有助于支撑海绵城市试点建设。     

无资料流域临界雨量的推导

无资料流域的水文预报一直是现代水文研究的一个热点和难点。本文采用大断面测量资料和圣维南方程组相结合的方式推导恒定流的水位流量关系曲线,在实地调查测量获取河道特征水位的情况下,利用水位流量关系曲线反推特征流量指标。结合GIS技术和计算机技术,应用瞬时地貌单位线理论,根据数字高程模型和坡面流速水力学公式,在推导出雨滴流路长度分布和雨滴汇流速度分布的基础上,进一步推算出流域瞬时地貌单位线和时段地貌单位线;提出了洪峰流量达标频次阈值指标,在降雨一定的前提下,随机分配雨量过程,采用时段地貌单位线进行汇流模拟,当模拟洪峰流量大于特征流量的频次处于阈值范围内,则认为此降雨值为特征流量相对应的特征雨量值。经过吉林中小河流21个控制断面的推广应用,证明这种方法是可行的。     

变化环境下洪峰-洪量组合设计值计算方法研究

针对平稳性条件下洪峰-洪量组合设计值计算方法不适用于变化环境下非平稳性情形这一难题,基于时变Copula函数,构建了可综合考虑洪峰-洪量边缘分布非平稳性和变量间相关结构非平稳性的时变动态Copula多维联合分布模型,分析了洪峰-洪量联合分布规律随时间的非平稳性演变特征;基于等可靠度法和条件期望组合法,提出了变化环境下非平稳性洪峰-洪量组合设计值计算方法,实现了变化环境下指定重现期对应洪峰-洪量期望组合设计值的推求。以黄龙滩站洪峰和年最大7 d洪量系列为例进行了实例分析,结果表明,洪峰-洪量联合分布规律随时间变化显著,指定重现期对应洪峰-洪量设计值的期望组合受工程使用年限影响,随使用年限的增加呈减小趋势。     

防洪堤对洪水的归槽影响研究

基于河道洪水演算原理,建立符合河流水力特性及其变化规律的流量和水位演算模型,利用实测洪水和防洪堤资料进行洪水演算,经洪水水文要素变化变化规律及其合理性的综合分析,确定防洪堤对洪水的归槽影响。应用实例的多方案演算成果表明:保护区滞洪容积占次洪水总量最大比重为9.50%的浔江防洪堤对西江中下游洪水过程的归槽影响大于对洪峰的归槽影响,而且洪水类型和干支流组合不同,影响程度也不相同:对流量过程、洪峰流量影响的最大归槽流量、最大归槽流量比重为36 200 m3/s、9.50%,2 600 m3/s、5.78%,对水位过程、洪峰水位影响的最大水位变幅为0.58 m、0.21 m;洪水归槽并未显著改变西江中下游洪水特性,干支流洪水遭遇、区间降雨和雨洪重叠仍然是形成西江中下游大洪水的主要因素;多方案演算成果相互参证,可减少误差、提高成果精度。大江大河洪水频繁并非归槽影响的结果,应结合气候和土地利用及覆被变化对水文循环影响的研究,探索流域变化环境下的洪水形成机理和演变规律。