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2024年洞庭湖团洲垸溃堤过程及洪水演进模拟

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人民长江 2024年

蓄滞洪区是长江中下游防洪工程体系中的重要一环，故研究蓄滞洪区溃堤洪水演进模拟，对于防洪减灾具有重要意义。收集了2024年洞庭湖团洲垸溃堤时实测口门宽度及流量数据，分析计算了溃口流量过程，采用平面二维水动力学模型计算了溃口... 详细信息

蓄滞洪区是长江中下游防洪工程体系中的重要一环，故研究蓄滞洪区溃堤洪水演进模拟，对于防洪减灾具有重要意义。收集了2024年洞庭湖团洲垸溃堤时实测口门宽度及流量数据，分析计算了溃口流量过程，采用平面二维水动力学模型计算了溃口过程中团洲垸内的洪水演进过程，分析了垸内淹没水深、流速等致灾要素的时空变化。结果表明：（1）溃口发展包括下挫冲槽、横向展宽和稳定泄流三个阶段，基于流量过程推求了进入团洲垸的总水量为2.53亿m3，与基于库容曲线反算的水量(2.63亿m3)基本相当；（2）验证了溃口附近流量和水位过程与实测过程基本相符，团洲垸内最高水位为31.955 m，与实测水位（31.96 m）基本一致；（3）模型计算的淹没范围与基于遥感影像提取的范围基本一致，在计算时段末，92.7%的区域处于重度淹没状态（淹没水深超过1.5 m），最大淹没水深约为8.2 m，垸内流速均呈先增大后减小的变化趋势，各时刻（t=4h、t=10h、t=15h和t=20h）平均流速分别为0.37、0.43、0.22和0.05 m/s。研究成果可为溃堤洪水风险评估、堤防守护等提供技术支撑。

关键词：堤坝溃决洪水演进水动力学模型团洲垸洞庭湖

江-湖-蓄滞洪区聚合调洪演算模型研究与应用

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人民长江 2024年第9期55卷 60-65,70页

作者：陈瑜彬张涛童冰星许银山长江水利委员会水文局湖北武汉430010 长江水利委员会智慧长江创新团队湖北武汉430010 长江水利委员会流域水模拟与预报调度智能技术创新中心湖北武汉430010

为提高纳入蓄滞洪区的河道洪水模拟精度和效率,更大限度发挥蓄滞洪区的综合利用效益,建立了以大湖模型为基础的江-湖-蓄滞洪区聚合调洪演算模型,提出考虑蓄滞洪区运用影响的洪水模拟方案。以鄱阳湖区2020年实际来水作为边界条件,以2020... 详细信息

为提高纳入蓄滞洪区的河道洪水模拟精度和效率,更大限度发挥蓄滞洪区的综合利用效益,建立了以大湖模型为基础的江-湖-蓄滞洪区聚合调洪演算模型,提出考虑蓄滞洪区运用影响的洪水模拟方案。以鄱阳湖区2020年实际来水作为边界条件,以2020年7月1日为起始时刻开展单退圩堤启用与否工况下的洪水实时调度模拟。模拟结果表明:构建的江-湖-蓄滞洪区聚合调洪演算模型可以合理快速地模拟蓄滞洪区启用时的鄱阳湖水位变化过程。鄱阳湖区单退圩堤启用分洪效果显著,能够降低湖区水位0.2~0.3 m,模拟结果与实际过程相近,如不分洪,湖口站最高水位将超过保证水位。研究成果可为蓄滞洪区调度和水旱灾害防御提供更精确的水文信息支持。

关键词：蓄滞洪区单退圩堤调洪演算大湖演算模型鄱阳湖

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缺资料地区小型水库纳雨能力计算模型构建及应用

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人民长江 2024年第8期55卷 96-102页

作者：童冰星张潇张俊李洁江冬青吕坤长江水利委员会水文局湖北武汉430010 长江水利委员会水旱灾害防御创新团队湖北武汉430010 流域水模拟与预报调度智能技术创新中心湖北武汉430010 湖南省水文水资源勘测中心湖南长沙410000

针对缺资料地区小型水库预警难题,构建了考虑不同小水库运行方式的纳雨能力计算模型,并提出适用于缺资料地区的模型参数方案,开发考虑未来降雨的纳雨能力迭代试算方法。以2023年8月21日为起始时刻,计算湖南省缺资料地区32座试点小型水... 详细信息

针对缺资料地区小型水库预警难题,构建了考虑不同小水库运行方式的纳雨能力计算模型,并提出适用于缺资料地区的模型参数方案,开发考虑未来降雨的纳雨能力迭代试算方法。以2023年8月21日为起始时刻,计算湖南省缺资料地区32座试点小型水库的纳雨能力,并以和平水库为例开展纳雨能力滚动计算。结果表明:计算得到的试点小型水库防洪风险与降雨分布合理相关,能够直观展现降雨主落区内的高风险水库分布,实现了库水位和前期降雨对于纳雨能力影响的合理量化,并且能够实时反映不同时期影响纳雨能力的主要因素的动态变化。

关键词：小型水库纳雨能力前期影响雨量迭代试算缺资料地区湖南省

基于SoilGrids的栅格新安江模型参数空间分布估算

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水科学进展 2022年第2期33卷 219-226页

作者：童冰星李致家姚成河海大学水文水资源学院江苏南京210098

为实现中小流域降雨径流过程精细化模拟,合理估算水文模型参数的空间分布具有重要意义。基于新版全球数字土壤制图系统(SoilGrids)构建栅格新安江模型(GXM)参数化方案,对陕西省陈河流域2003—2012年16场洪水进行模拟,与新安江模型计算... 详细信息

为实现中小流域降雨径流过程精细化模拟,合理估算水文模型参数的空间分布具有重要意义。基于新版全球数字土壤制图系统(SoilGrids)构建栅格新安江模型(GXM)参数化方案,对陕西省陈河流域2003—2012年16场洪水进行模拟,与新安江模型计算结果进行对比,开展基于洪水过程划分的自由水蓄水容量敏感性及空间分布特征量化分析。结果表明:GXM模拟的峰现时间误差水平降低约0.31 h,洪峰和洪量模拟精度较高,模型能够对土壤水饱和度等水文要素的动态空间分布进行较合理的模拟;自由水蓄水容量参数对洪峰和涨洪过程的确定性系数以及涨洪段的洪量相对误差影响较大,对退水过程影响小;自由水蓄水容量在陈河流域河谷和山脊附近较大,坡段中部较小。

关键词：数字土壤制图系统栅格新安江模型参数空间分布自由水蓄水容量陈河流域

一种通过地形指数提取流域自由水蓄水容量空间分布的方法

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湖泊科学 2017年第5期29卷 1238-1244页

作者：童冰星姚成李致家黄小祥河海大学水文水资源学院南京210098

对于分布式水文模型而言,如何获得参数的空间分布是模型应用的重点和难点问题.本文将分水源参数中的敏感参数——自由水蓄水容量为研究对象.建立地形指数与自由水蓄水容量的函数关系,以此提取流域内的自由水蓄水容量空间分布.最后利用... 详细信息

对于分布式水文模型而言,如何获得参数的空间分布是模型应用的重点和难点问题.本文将分水源参数中的敏感参数——自由水蓄水容量为研究对象.建立地形指数与自由水蓄水容量的函数关系,以此提取流域内的自由水蓄水容量空间分布.最后利用本方法提取了陕西省陈河流域的自由水蓄水容量空间分布,并将之作为栅格型新安江模型的参数进行洪水模拟演算.应用结果表明本文提出的方法得到了理想的模拟结果.该方法以物理规律为基础能较为准确地计算出流域内自由水蓄水容量的空间分布,为分布式模型的发展奠定了坚实的基础.

关键词：参数的空间分布自由水蓄水容量地形指数分布式水文模型新安江模型陈河流域

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分布式水文模型的构建与应用比较研究

人民黄河 2020年第5期42卷 24-29,51页

作者：菅浩然刘洪波童冰星黄河水利职业技术学院河南开封475004 河海大学水文水资源学院江苏南京210098

为了给分布式水文模型在陕西省中小流域的进一步推广与应用提供参考,在板桥流域和马渡王流域分别应用TOPMODEL、TOPKAPI以及CASC2D等分布式水文模型对2000-2009年间的洪水进行模拟,从两流域的降雨径流关系、地形指数特征以及土壤植被分... 详细信息

为了给分布式水文模型在陕西省中小流域的进一步推广与应用提供参考,在板桥流域和马渡王流域分别应用TOPMODEL、TOPKAPI以及CASC2D等分布式水文模型对2000-2009年间的洪水进行模拟,从两流域的降雨径流关系、地形指数特征以及土壤植被分布等方面进行了分析。结果表明:在常发生超渗产流的板桥流域CASC2D模型的模拟效果较好,而在蓄满产流发生概率较高的马渡王流域采用蓄满产流模式的TOPKAPI模型表现更优。

关键词： TOPMODEL模型 TOPKAPI模型 CASC2D模型板桥流域马渡王流域

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长江来水对汉江中下游水位影响的量化分析

人民长江 2023年第S1期 45-49+67页

作者：曾明穆青青童冰星周文静王正华长江水利委员会水文局汉江水利水电(集团)有限责任公司长江水利委员会水文局汉江水文水资源勘测局

长江高水位通常会对汉江下游来水产生顶托作用，导致汉江中下游洪水宣泄不畅、水位居高不下。为分析长江来水对汉江中下游水位的影响，构建了汉江中下游及出口附近长江干流江段的水动力学洪水演进模型，结合实况和数值模拟对汇流顶托程... 详细信息

长江高水位通常会对汉江下游来水产生顶托作用，导致汉江中下游洪水宣泄不畅、水位居高不下。为分析长江来水对汉江中下游水位的影响，构建了汉江中下游及出口附近长江干流江段的水动力学洪水演进模型，结合实况和数值模拟对汇流顶托程度进行量化。结果表明：构建的水动力模型精度较高，模型对洪峰水位、水位过程模拟的确定性系数在0.87以上，尤其皇庄、仙桃站拟合较好，洪峰水位误差分别在-0.03～0.06 m、-0.03～0.21 m之间，确定性系数均大于0.90。该模型能较为合理地模拟出长江来水对汉江中下游水位的影响，当丹江口水库下泄一定时，汉口站水位越高对汉江的顶托作用越明显，且汉口站水位越高，下游受顶托影响段的水位沿程比降越小，反之比降越大；而当汉口站水位一定时，上游来水越大，汉口站水位对汉江的影响越小。最后，给出了汉江中下游重点站仙桃站、汉川站长江水位与汉江来水组合的顶托量查算公式，以期为今后汉江中下游洪水防御提供技术支撑。

关键词：水位顶托洪水预报水力学模型汉江中下游

基于DEM的河宽模型在山区中小流域内的构建与应用

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水力发电 2019年第4期45卷 22-27页

作者：何蒙李致家童冰星谭君河海大学水文水资源学院江苏南京210098

合理可靠地估算河道栅格单元内的河道断面宽度是分布式水文模型汇流计算时的重点和难点问题。为此,研究提出一种适用于山区中小流域的河宽模型。该模型综合考虑了集水面积和地形对河流宽度的影响,利用DEM数据提取了河道上游集水面积和... 详细信息

合理可靠地估算河道栅格单元内的河道断面宽度是分布式水文模型汇流计算时的重点和难点问题。为此,研究提出一种适用于山区中小流域的河宽模型。该模型综合考虑了集水面积和地形对河流宽度的影响,利用DEM数据提取了河道上游集水面积和河道附近一定范围内的坡度,并建立起与河道断面宽度之间的函数关系,进而构建适用于不同流域的河宽模型。结果表明,在未明显受到水利工程影响的河段上,可以较为准确地估算出河道宽度的空间分布,刻画出自然条件下河道宽度从上游到下游震荡增大的变化特点;且基于不同分辨率的DEM数据构建的河宽模型均能取得较好的计算结果。

关键词：河宽模型集水面积坡度 DEM分辨率山区性中小流域

一种利用流量过程线估算新安江模型分水源参数的方法

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中国农村水利水电 2017年第11期 26-30页

作者：童冰星姚成黄小祥河海大学水文水资源学院南京210098

新安江模型分水源计算时较多的待定参数往往会导致"异参同效"现象的发生,这样不仅使得率定出的参数可能不准确,而且给模型的使用带来不便。将流域出口的流量过程线进行径流分割,计算得到壤中水径流深。同时将壤中水径流深与分水源参数... 详细信息

新安江模型分水源计算时较多的待定参数往往会导致"异参同效"现象的发生,这样不仅使得率定出的参数可能不准确,而且给模型的使用带来不便。将流域出口的流量过程线进行径流分割,计算得到壤中水径流深。同时将壤中水径流深与分水源参数建立函数关系,从而利用流量过程线估算新安江模型分水源参数。以陕西省陈河流域为例,将估算出的分水源参数应用于新安江模型进行洪水模拟,并取得了良好的模拟结果。与传统的参数率定方法相比,本方法能够快速且较为准确地估算出新安江模型的分水源参数,减少了待率定的参数的个数,在一定程度上降低了异参同效对模型应用的影响。

关键词：分水源参数异参同效流量过程线新安江模型