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城市产汇流演变规律模拟与空间格局

水利水电技术(中英文) 2024年

作者：詹佳音何骞程铭宇黄华兵中山大学地理科学与规划学院广州市城市规划勘测设计研究院

【目的】伴随着快速城市化和气候变化，暴雨内涝事件频发给城市运行带来了严重的干扰和损失。城市产汇流规律的变化是加剧暴雨内涝的根本原因，研究城市产汇流规律演变及其空间格局特征对指导暴雨内涝防控具有重要意义。【方法】利用CLC... 详细信息

【目的】伴随着快速城市化和气候变化，暴雨内涝事件频发给城市运行带来了严重的干扰和损失。城市产汇流规律的变化是加剧暴雨内涝的根本原因，研究城市产汇流规律演变及其空间格局特征对指导暴雨内涝防控具有重要意义。【方法】利用CLCD（China Land Cover Dataset）逐年土地利用数据，基于SCS-CN模型和推理公式法模拟典型快速城市化地区（广州市番禺区）的产汇流过程；兼顾水文单元整体性与空间格局精细刻画，从排涝片和公里格网两个空间尺度对产汇流的历史演变规律和空间格局进行分析；利用内涝点数据对产汇流格局特征分类的合理性进行验证。【结果】2000—2021年间，研究区产流量与洪峰流量呈现整体上升但增幅下降的趋势。产流量格局为西部高于东部、南部高于北部、中部高于周边；洪峰流量格局则沿河涌水系分布，周边高于中间、东部高于西部、南部高于北部。在排涝片与公里格网两个空间尺度上，产汇流格局特征的等级与内涝点密度呈现正相关。SCS-CN模型像元计算所得结果显著高于区域计算结果，且二者差异随着降雨重现期的增加而变大。【结论】基于产汇流模拟的格局分类能有效表达暴雨内涝灾害严重程度和排涝标准需求，可为内涝灾害格局识别与防灾减灾资源配置提供科学依据。产汇流过程存在空间尺度效应，建议在具体应用时进行多尺度综合分析。

关键词：暴雨内涝产汇流 SCS-CN模型推理公式法空间格局时空变化

基于圩区产流与调蓄的大型平原河网水文水动力耦合模型研究

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水电能源科学 2024年第1期42卷 14-17页

作者：罗志洁刘海生杜世鹏浙江同济科技职业学院浙江杭州311231 杭州市萧山区农业农村局浙江杭州311251

构建可靠的水文水动力模型是减轻平原河网洪涝灾害的必要手段。以太湖流域杭嘉湖区为例,采用MIKE11和ArcGIS,通过河网概化、集水区划分、圩区内外独立的产汇流计算和调蓄分析等环节构建了杭嘉湖平原河网水文水动力耦合模型,选用“菲特... 详细信息

构建可靠的水文水动力模型是减轻平原河网洪涝灾害的必要手段。以太湖流域杭嘉湖区为例,采用MIKE11和ArcGIS,通过河网概化、集水区划分、圩区内外独立的产汇流计算和调蓄分析等环节构建了杭嘉湖平原河网水文水动力耦合模型,选用“菲特”和“烟花”台风实测洪水数据验证了模型可行性。结果显示,模拟水位与实测水位绝对值相差0.01~0.09 m,水量结果误差为5.4%,表明模型准确可靠。本模型可为该地区防洪调度、工程规模论证等相关工作提供技术支撑,也可为相似地区水文水动力耦合模型的构建提供理论指导。

关键词：平原河网集水区圩区产汇流调蓄

二维产汇流及溃坝淹没分析模型在堰塞湖的应用研究

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灌溉排水学报 2023年第S1期42卷 113-116页

作者：阚飞龙艺李晟卢鑫邢志四川省水利科学研究院成都610072 四川水利职业技术学院成都611231 成都禀证科技有限责任公司成都610047

为准确计算堰塞湖溃坝的洪水演进过程,本研究构建了一个包含上游库区二维产汇流过程和下游淹没区二维洪水演进的高性能全过程耦合模型,并以四川省雷波县马湖水库为算例,对其百年一遇降雨过程及溃坝过程进行了动态模拟。结果表明,降雨至... 详细信息

为准确计算堰塞湖溃坝的洪水演进过程,本研究构建了一个包含上游库区二维产汇流过程和下游淹没区二维洪水演进的高性能全过程耦合模型,并以四川省雷波县马湖水库为算例,对其百年一遇降雨过程及溃坝过程进行了动态模拟。结果表明,降雨至洪水汇集过程时间较短,汇水断面最大流量达到14000 m^(3)/s,易造成突发性山洪;突溃情景下,溃坝洪水在20 min内淹没坝后下游的黄琅镇区域,淹没水深达到10 m。本研究开发的二维产汇流及溃坝淹没模型在模拟洪水演进过程中准确高效,可实现洪水应急抢险事件的快速预测。

关键词：产汇流溃坝数值模拟堰塞湖溃坝淹没分析

基于网格化产汇流的径流式小水电发电负荷预测

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水利水电技术（中英文） 2022年第11期53卷 146-154页

作者：胡尧舒征宇李黄强姚钦李世春许布哲三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443000 国网宜昌供电公司电网调控中心湖北宜昌443000

针对偏远山区径流式小水电发电负荷因来水量不确定性导致预测精度较低的问题,提出一种基于网格化产汇流模型和人工智能的小水电发电负荷预测方法。首先将小水电所在区域进行网格划分,引入径流曲线法(SCS-CN)计算每个网格上的历时降雨产... 详细信息

针对偏远山区径流式小水电发电负荷因来水量不确定性导致预测精度较低的问题,提出一种基于网格化产汇流模型和人工智能的小水电发电负荷预测方法。首先将小水电所在区域进行网格划分,引入径流曲线法(SCS-CN)计算每个网格上的历时降雨产流,再根据单位线原理并结合上游来水量构建小水电区域的网格化产汇流模型。最后,利用卷积神经网络(CNN)对产汇流数据及负荷数据进行高效特征提取,构造双向门控循环单元(BiGRU)网络模型的输入,建立基于降雨产汇流与CNN-BiGRU网络的径流式小水电发电负荷预测模型,通过降低来水量不确定性的影响来提高测试集上预测结果准确率。仿真结果表明,降雨经产汇流模型处理后,小水电发电负荷预测精度提高了7.55%;同时,与单一的GRU网络模型、组合的CNN-GRU网络模型相比,CNN-BiGRU网络模型在测试集上的预测精度分别提高了4.91%、2.39%。综上所述,降雨产汇流模型有效地提高了山区径流式小水电发电负荷的预测精度,为促进富集小水电地区清洁能源的消纳提供了理论依据。

关键词：径流式小水电 SCS-CN 卷积神经网络(CNN) BiGRU 负荷预测降雨清洁能源产汇流

土地利用变化对流域产汇流的影响:以济南市黄台桥以上流域为例

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水利水电技术（中英文） 2023年第12期54卷 143-154页

作者：宋鹏越徐宗学李鹏陈浩宋苏林北京师范大学水科学研究院北京100875 城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875 济南市水文中心山东济南250014

【目的】为探究城市化推进对流域产汇流的影响,降低洪涝危害,分析不同城市化阶段下产汇流与土地利用间的响应关系必不可少。【方法】以济南市黄台桥流域为例,采用长时序土地利用数据,基于CLUE-S模型预测未来土地利用情况,构建SWMM(Storm... 详细信息

【目的】为探究城市化推进对流域产汇流的影响,降低洪涝危害,分析不同城市化阶段下产汇流与土地利用间的响应关系必不可少。【方法】以济南市黄台桥流域为例,采用长时序土地利用数据,基于CLUE-S模型预测未来土地利用情况,构建SWMM(Storm Water Management Model)模型,分析了不同下垫面与降雨情景下研究区的产汇流变化情况。【结果】结果表明:(1)研究区城市化未来将以平均1.51 km2/a的速度向西北方向推进;(2)城市化对不同重现期降雨产汇流过程均产生显著影响,洪峰流量对高城市化率的响应更显著;(3)城市化对低重现期降雨产汇流过程影响更显著,重现期由1 a一遇增加为5 a一遇时,更高的城市化阶段洪峰流量增幅较更低的平均高出27.59%。【结论】过去随城市化持续推进,建设用地不断增加导致城市面临的防洪压力提高。预计2030年洪峰流量将继续增大、峰现时间提前,在特定地段增设管道节点增加排水能力,可以有效降低洪涝灾害发生的风险。

关键词：城市化土地利用 CLUE-S模型 SWMM 产汇流

基于产汇流的平原城市雨洪管理规划研究 ——以河南省西平县为例

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基于产汇流的平原城市雨洪管理规划研究 ——以河南省西平县为例

作者：王尊重庆大学

学位级别：硕士

随着世界范围内极端气候常态化,城市的雨洪灾害频发。新的时代背景下,城市的发展诉求发生变化,海绵城市是我国新阶段提出的雨洪管理理念,海绵城市的规划建设如火如荼,但在县域层面和平原城市的探索以及对应的空间水文特征研究尚且存在... 详细信息

随着世界范围内极端气候常态化,城市的雨洪灾害频发。新的时代背景下,城市的发展诉求发生变化,海绵城市是我国新阶段提出的雨洪管理理念,海绵城市的规划建设如火如荼,但在县域层面和平原城市的探索以及对应的空间水文特征研究尚且存在不足。因此研究聚焦县域平原城市的雨洪管理和规划建设,首先对古今中外雨洪灾害治理以及产汇流相关理论实践进行了梳理与总结,归纳出雨洪灾害治理遵循自然水文机制、逐步重视区域流域治理及借助水文模型的研究趋势与方法。其次明晰平原地区城市雨洪管理与规划建设的关键问题与研究路径,确定研究视角、尺度、目标和方法。详细阐述了产汇流研究视角的可行性,以产汇流过程为分析视点,厘清产汇流、雨洪灾害和海绵城市建设三者间的机制关系,通过探究行政区与水文流域研究管控的尺度特性,解析县域雨洪问题认知与应对尺度,在县域-小流域尺度下确定适用的水文模型及构建方法,并提出新时代、新规划背景下县域平原海绵城市规划建设的时空双维度的目标研究。以西平县为实例,通过研究区数字高程模型、土壤数据、土地利用数据及气象等数据构建SWAT等相关水文模型,并以逐月实测水文数据对模型结果进行率定,以案例区产汇流数据从产汇流过程、产汇流单元和产汇流时间三方面解析县域空间雨洪灾害的风险格局特征和时序特点,明确研究区雨洪灾害源头、过程、末端的风险空间特征;以水文响应单元为产汇流景观单元,计算景观格局指数解析全域水生态空间格局特征;以产汇流时序特点解析雨洪灾害的长短时与周期性特征。最后提出产汇流空过程空间治理、产汇流整体格局优化、产汇流时序规划应对和城镇雨洪防灾体系构建四大应对策略。在空间上基于对产流、汇流及产汇累积识别的中高风险空间进行对应灾害过程的规划分区及指标管控,重点消解源头产流风险、优化过程汇流网络,提升末端防护能力,同时对区域作出整体规划格局的优化和规划结构引导。在时间上基于雨洪灾害时序特征制定近中远期与不同时段的规划建设与实施指引。最终综合雨洪风险特征与城乡建设情况构建包含防灾等级结构和空间结构的城镇防灾体系。

关键词：雨洪管理产汇流平原城市海绵城市规划水文模型

基于城市下垫面产汇流视角的盱眙县极值雨型和最大径流关系分析

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淮阴师范学院学报（自然科学版） 2023年第4期22卷 328-335页

作者：刘松侯钧宇戴晶徐昕徐顺淮安市水利工程建设管理服务中心江苏淮安223005 淮阴师范学院地埋科学与规划学院江苏淮安223300

选取江苏省淮安市盱眙县为研究区,通过文献研究法、芝加哥雨型法及统计分析方法,对盱眙县极值降雨雨型和最大径流关系进行研究.结果表明:1957-2020年,年均降水量为1 015 mm,且呈波动上升趋势,主要集中在7-8月,占比40%;年均蒸发量最大值... 详细信息

选取江苏省淮安市盱眙县为研究区,通过文献研究法、芝加哥雨型法及统计分析方法,对盱眙县极值降雨雨型和最大径流关系进行研究.结果表明:1957-2020年,年均降水量为1 015 mm,且呈波动上升趋势,主要集中在7-8月,占比40%;年均蒸发量最大值在6月,占比12.7%;1957-2020年,最大日降水量均值为45 mm,其中64年中最大日降水量为1970年7月27日的233.2 mm;在120 min模式雨型中,雨峰系数确定为0.4,降雨强度呈单峰型分布;年径流总量控制率从60%提高到95%,对应的设计降水量从16.3 mm提高到71.5 mm,且设计降水量的增速越快.

关键词：极值雨型最大径流产汇流城市下垫面盱眙县

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基于动态数字地形模型的流域产汇流模拟方法

北京大学学报（自然科学版） 2009年第5期45卷 805-810页

作者：朱强孙敏陈秀万北京大学遥感与地理信息系统研究所北京100871 中国长江三峡工程开发总公司宜昌443002

提出建立动态数字地形模型的概念。通过对各类地表相关信息的描述和关联,建立其内在的计算规则。可以用于模拟水文过程中复杂、非线性的动态变化。在动态地形模型中,以规则网格为计算单元,通过计算规则描述了模拟过程的动态变化。以产... 详细信息

提出建立动态数字地形模型的概念。通过对各类地表相关信息的描述和关联,建立其内在的计算规则。可以用于模拟水文过程中复杂、非线性的动态变化。在动态地形模型中,以规则网格为计算单元,通过计算规则描述了模拟过程的动态变化。以产汇流为例,阐述了利用动态地形模型模拟的方法,取得了初步效果,为在该方向的深入探索提供了一条可参考的思路。

关键词：动态数字地形模型水文过程产汇流

天山东段冰雪消融与产汇流水文过程——以乌鲁木齐河源区为例

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地理学报 2014年第7期69卷 945-957页

作者：孙美平姚晓军李忠勤张明军西北师范大学地理与环境科学学院兰州730070 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冰冻圈科学国家重点实验室兰州730000

应用天山北坡乌鲁木齐河源区1号冰川、空冰斗和总控3个水文断面2011年5-9月每10min实测水位数据、15 min的气温、降水数据、1号冰川消融及空冰斗区积雪观测数据，采用排除和不排除降水对冰雪消融产流影响的研究方法，系统分析了不同冰... 详细信息

应用天山北坡乌鲁木齐河源区1号冰川、空冰斗和总控3个水文断面2011年5-9月每10min实测水位数据、15 min的气温、降水数据、1号冰川消融及空冰斗区积雪观测数据，采用排除和不排除降水对冰雪消融产流影响的研究方法，系统分析了不同冰川覆盖率下水文断面冰雪消融特征及产汇流过程。结果表明：（1）乌鲁木齐河源区3个水文断面流量昼夜差异明显，1号冰川水文断面白天径流大于夜晚径流，空冰斗和总控断面则相反；3个断面流量亦具有显著日变化过程，且流量峰值大小和到来的时间存在差异。（2）在排除与不排除降水两种天气影响下，1号冰川最大流量滞后最高气温分别为1～3 h和0～1 h；空冰斗断面分别为10-16 h和13 h，总控断面分别为5～11 h和6～7 h，反映了1号冰川从消融产流到汇流时间最短，空冰斗积雪消融产流时间最长，总控位于二者之间，同时亦反映伴随降水过程冰雪融水汇流迅速，即从产流到汇流时间有一定的缩短。（3）影响3个水文断面流量变化的因素不同，冰川区热量条件是影响1号冰川水文断面的关键，1号冰川在过去20余年间，冰内、冰下排水道变得更为单一，对融水的阻滞和贮存作用弱化，融水汇流过程变得更为迅速。（4）冰川覆盖山区流域水文断面在冰川消融期的流量过程线变化及最大流量与最高气温时滞变化规律在一定程度上对于认识冰川覆盖率有差异背景下的流域下垫面水系演化、冰雪消融过程及水文断面径流补给具有重要的指示意义。

关键词：冰雪消融产汇流水文过程乌鲁木齐河天山