检索结果-南通市图书馆

不同气候区中小流域产流机制差异性分析与洪水模拟

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水文 2022年第4期42卷 1-6页

作者：陈羽王向华杨传国程雨春杨磊游诗琴河海大学水文水资源学院江苏南京210098 江苏环保产业技术研究院股份公司江苏南京210019 中国电建北京勘测设计研究院北京100024

选取新安江流域和大理河流域作为不同气候区对比研究流域,根据流域气候、下垫面特征和降雨径流关系分析其产流机制,进而分别采用新安江模型和陕北模型开展次洪模拟,评定预报精度等级。结果表明,新安江流域以蓄满产流为主,洪水模拟效果较... 详细信息

选取新安江流域和大理河流域作为不同气候区对比研究流域,根据流域气候、下垫面特征和降雨径流关系分析其产流机制,进而分别采用新安江模型和陕北模型开展次洪模拟,评定预报精度等级。结果表明,新安江流域以蓄满产流为主,洪水模拟效果较好,均达到甲级或乙级的精度要求。大理河流域以超渗产流为主,但产流机制复杂,洪水模拟精度仍需提高。不同气候区的复杂下垫面产流机制是制约洪水预报精度的重要因素。

关键词：产流机制洪水模拟新安江模型陕北模型中小流域

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地形格网大小对小流域洪水模拟影响研究

水文 2024年第1期44卷 33-36,49页

作者：段现辉李磊菁李建柱河北省沧州水文勘测研究中心河北沧州061000 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300350

以河北省邢台市柳林流域为研究区域,通过HEC-GeoHMS模块处理30 m、90 m、1 km格网DEM数据,构建相应的HEC-HMS模型,对柳林流域选取的19场洪水进行模拟,对比分析不同地形格网大小对洪水模拟的影响,以探索基于不同格网大小地形构建的水文... 详细信息

以河北省邢台市柳林流域为研究区域,通过HEC-GeoHMS模块处理30 m、90 m、1 km格网DEM数据,构建相应的HEC-HMS模型,对柳林流域选取的19场洪水进行模拟,对比分析不同地形格网大小对洪水模拟的影响,以探索基于不同格网大小地形构建的水文模型在柳林流域洪水模拟的适用性。结果表明:30 m、90 m、1 km格网模型洪峰流量合格率分别为68.4%、42.1%、26.3%;径流量合格率分别为78.9%、68.4%、68.4%;率定期和验证期纳什效率系数均值为0.59、0.57、0.46。因此,30m格网模型更适合用来进行柳林流域洪水模拟。

关键词： HEC-HMS 洪水模拟 DEM格网尺寸柳林流域

紫荆关流域分布式HEC-HMS水文模型构建及洪水模拟

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灌溉排水学报 2019年第4期38卷 108-115页

作者：康彦付李建柱马秋爽河北省邢台水文水资源勘测局河北邢台054000 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300350

国内外学者利用HEC-HMS水文模型模拟流域降雨径流过程,发现该模型有良好的适用性。【目的】提高紫荆关流域洪水模拟精度。【方法】采用紫荆关流域水文气象及下垫面资料,将流域划分为11个子流域,通过选择产流和汇流计算方法,构建了该流... 详细信息

国内外学者利用HEC-HMS水文模型模拟流域降雨径流过程,发现该模型有良好的适用性。【目的】提高紫荆关流域洪水模拟精度。【方法】采用紫荆关流域水文气象及下垫面资料,将流域划分为11个子流域,通过选择产流和汇流计算方法,构建了该流域分布式HEC-HMS水文模型,并从历史实测暴雨洪水事件中选择14场洪水对构建的HEC-HMS水文模型进行了参数率定和模型验证。【结果】率定的各子流域产流参数基本相同,由于各子流域面积不同导致汇流参数也不同。模拟的洪峰流量和洪量相对误差均在20%以内,纳什效率系数为0.51～0.95,模拟与实测的洪水过程线吻合较好,模型模拟精度较高。【结论】构建的水文模型能反映紫荆关流域实际的产汇流过程,可用于该流域洪水过程模拟和洪水预报。

关键词：紫荆关流域模型洪水模拟

基于TOPMODEL模型的安墩水流域洪水模拟研究

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基于TOPMODEL模型的安墩水流域洪水模拟研究

作者：杨晓洲华北水利水电大学

学位级别：硕士

TOPMODEL模型是水文模型中应用最广泛的模型之一,对于分析水文活动具有重要的参考意义。安墩水流域地处广东省惠州市暴雨中心区域,近年来洪水灾害频发,灾害损失严重。为提高安墩水流域的洪水模拟精度,本文基于Visual Basic开发平台,改写... 详细信息

TOPMODEL模型是水文模型中应用最广泛的模型之一,对于分析水文活动具有重要的参考意义。安墩水流域地处广东省惠州市暴雨中心区域,近年来洪水灾害频发,灾害损失严重。为提高安墩水流域的洪水模拟精度,本文基于Visual Basic开发平台,改写了TOPMODEL模型程序,采用GLUE,Sobol’和EFAST方法分别对TOPMODEL模型参数开展不确定性和敏感性分析,并利用粒子群优化(PSO)算法对该模型参数进行优化率定,进一步校准和优化模型。本文主要研究内容及结论如下:(1)利用30米分辨率的高精度DEM提取安墩水流域的水系等流域信息,选取安墩水流域1981年至2018年的降雨量和径流数据,采用确定性系数(洪水预报过程与实测过程之间的吻合程度)、径流深度相对误差、洪峰流量相对误差、峰值时间差等评估TOPMODEL模型模拟性能。结果显示,其中大多数洪水事件表现出较高的模型精度,说明TOPMODEL能够在安墩水流域得到很好的应用。(2)考虑各类不确定性和TOPMODEL模型各参数及其交互效应对模型输出的影响,采用GLUE,Sobol’和EFAST方法分别对TOPMODEL模型参数开展不确定性和敏感性分析。研究结果表明,安墩水流域存在“异参同效”效应,土壤入渗率的指数衰减率M,地表坡地径流有效速度RV和土壤初始缺水量SR是安墩水流域TOPMODEL模型中较为敏感的参数。此外,径流深主要受参数M和SR的影响,洪峰流量主要受M、RV和SR的影响,峰现时间主要受参数RV的影响。土壤饱和导水率T在不同量级洪水下,对模拟精度的影响均较小。(3)采用PSO算法优化和率定TOPMODEL模型参数,优化小洪水、中等洪水和大洪水下的高敏感度参数,以适用于安墩水流域不同量级的洪水。通过与实际观测数据的比较,以洪峰流量误差、峰现时间误差、径流深误差为评定指标时模拟精度等级均达到甲等,以确定性系数为评定指标时,模拟精度达到乙等。验证了采用PSO算法优化率定的TOPMODEL模型能够准确地模拟不同量级的洪水事件,提高了该模型的模拟精度,为相关决策提供依据和指导。

关键词： TOPMODEL模型洪水模拟不确定性分析敏感性分析参数优化

基于时空变源混合产流模型的流域洪水模拟——以乌苏里江为例

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基于时空变源混合产流模型的流域洪水模拟——以乌苏里江为例

作者：徐哲溢上海海洋大学

学位级别：硕士

21世纪以来,我国受全球变暖的影响,极端暴雨事件频发,对人们的生命造成严重的伤害以及财产损失,也制约着我国社会以及经济的发展,洪水灾害预警和防治得到了国内外社会的高度重视,山洪灾害监测防治及相关研究都是其重要内容。乌苏里江流... 详细信息

21世纪以来,我国受全球变暖的影响,极端暴雨事件频发,对人们的生命造成严重的伤害以及财产损失,也制约着我国社会以及经济的发展,洪水灾害预警和防治得到了国内外社会的高度重视,山洪灾害监测防治及相关研究都是其重要内容。乌苏里江流域的洪水灾害有着成灾快、突发性强的特点,目前是我国洪水灾害防治的相对薄弱的地方之一。探索乌苏里江流域产流的机制,建立精准的模型进行洪水模拟,是防洪减灾中十分重要的步骤,可以有效的提升我国洪水灾害防御的能力。小流域产流过程受降雨大小分布、地形地貌、土地利用、土壤质地、植被以及下垫面等诸多因素影响,研究乌苏里江流域主要产流机制、模型建模的方法以及分布式模型的精度是需解决的关键问题。同时,由于流域地形地貌、降雨分布错综复杂,其产流机制呈多源混合特征以及时空离散化,如何快速识别流域的产流机制,是分布式水文模型建模中的重要挑战,对其建模速度、精度都有着重要的影响。本研究旨在研究黑龙江省乌苏里江流域的洪水灾害机理,使用时空变源混合产流模型进行建模以及参数率定,主要研究内容如下:1.基于乌苏里江流域的高精度水文数据,研究其水文响应单元划分方法以及其与下垫面特征的关系;2.研究基于时空变源混合产流模型的模块化建模方式及其产流机理;3.基于MATLAB、ARCGIS等软件总结梳理水文数据、计算单元划分与流域数据拆分的方法,通过时空变源混合产流模型完成乌苏里江小流域进行模块化建模工作,并进行参数率定。取得的成果如下:1.本研究的数据基于“全国山洪灾害调查评价”以及高精度的DEM数据,通过参考上世纪50年代以来国内外相关研究以及数据成果,提出了水文响应单元的划分标准以及划分方法,并提取下垫面特征,通过响应单元与下垫面的特征为分布式水文模型的建模工作提供理论基础;2.实现了实时计算土壤含水量与下渗量的关系,将计算单元的下渗速率与其下垫面入渗能力进行比较,实现超渗产流与蓄满产流的转换,通过下垫面特征与产流机制的关系确定流域地貌响应单元的主要产流机制,在模块化水文模型软件FFMS进行数据集成,实现模块化可视化的分布式水文模型快速搭建;3.在数据预处理与准确划分计算单元后通过时空变源混合产流模型分别对乌苏里江流域进行分布式模型建模工作,之后选取三场典型洪水进行模型率定,通过调整各模型参数,其产流系数、模型精度达到预期标准,证明了此模型可以为我国洪水灾害预警提供有效的理论基础。本研究以黑龙江省乌苏里江流域为研究对象,基于高精度地形地貌以及水文数据,对洪水灾害机理、方法、流域产流机制以及模型建模工作开展了研究。研究成果为我国洪水预报预警工作提供了有效的技术支撑,同时为我国其他地区的暴雨洪水预警提供一定的参考。

关键词：产流机制流域时空变源模型参数率定洪水模拟

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基于数据驱动的渭河流域洪水模拟及系统研究

基于数据驱动的渭河流域洪水模拟及系统研究

作者：王灵子西安理工大学

学位级别：硕士

洪水灾害对我国自然环境、社会经济和人民生命财产安全产生严重影响,2022 年我国发生的十大自然灾害事件中有5次与暴雨洪水灾害直接相关。基于水文模型和机器学习方法提高流域洪水模拟精度,利用信息技术提高模拟效率,为流域防洪决策提... 详细信息

洪水灾害对我国自然环境、社会经济和人民生命财产安全产生严重影响,2022 年我国发生的十大自然灾害事件中有5次与暴雨洪水灾害直接相关。基于水文模型和机器学习方法提高流域洪水模拟精度,利用信息技术提高模拟效率,为流域防洪决策提供参考。本文以渭河流域为研究区域,构建了SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型以及长短期记忆(Long Short Term Memory,LSTM)模型,基于上述模型对渭河流域洪水进行模拟,设计和研发了渭河流域洪水模拟系统,对模拟结果进行可视化展示,为流域洪水管理提供参考。本文取得的主要研究成果如下:(1)揭示了渭河流域洪水变化特征。采用年最大值法和超阈值峰量模型选取了 9个洪水指标,基于渭河流域6个典型水文站点1990-2020年逐日流量资料,分析了洪水指标的变化趋势和变异特征。结果表明:渭河流域在1990s中后期发生洪水较少,在1990-1993年、2003-2005年、2011-2013年内洪水较多,中下游地区发生洪水灾害频率最高。(2)建立了基于水文模型的渭河流域洪水模拟模型。基于SWAT建立流域洪水模拟模型,选取纳什系数NSE、确定性系数R2及相对误差Re作为评价指标,对模型参数进行率定和验证,并将模型应用到渭河流域。结果表明:与径流相关的参数共6个,其中最敏感的是径流曲线数CN2;各站点径流模拟的R2均大于0.60,NSE均大于0.65,精度满足要求:咸阳和华县站洪峰合格率均为乙级,魏家堡站达到丙级,模型具有较好适用性。(3)建立了基于机器学习的渭河流域洪水模拟模型。采用机器学习方法构建了流域LSTM洪水模拟模型,基于数据驱动对模型进行训练,并将验证后的模型应用到渭河流域洪水模拟中。结果表明:相比SWAT模型,基于LSTM模型的日径流模拟R2和NSE均大于0.70,所有站点洪峰合格率均达到甲级标准,模拟精度更高。(4)设计和研发了渭河流域洪水模拟系统。基于综合集成平台,采用组件和知识可视化等技术搭建了渭河流域洪水模拟系统,基于系统提供渭河流域洪水信息查询、特征分析、模型模拟和结果展示等功能。结果表明:系统构建过程方便灵活,模型模拟效率提高,结果可靠,可为用户提供个性化服务。

关键词：洪水模拟数据驱动 SWAT模型 LSTM模型综合集成渭河流域

基于HEC-HMS与机器学习的洪水模拟对比研究

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基于HEC-HMS与机器学习的洪水模拟对比研究

作者：佟海涛沈阳农业大学

学位级别：硕士

洪水灾害一直都是都是威胁人类生存与制约社会可持续发展自然灾害之一,在我国尤其是山区,气候急剧变化和人类活动干预增多促使山洪灾害频发,严重影响山丘城市地区经济发展、阻碍乡村振兴战略实施,山洪灾害防御显然成为防汛减灾工作的短... 详细信息

洪水灾害一直都是都是威胁人类生存与制约社会可持续发展自然灾害之一,在我国尤其是山区,气候急剧变化和人类活动干预增多促使山洪灾害频发,严重影响山丘城市地区经济发展、阻碍乡村振兴战略实施,山洪灾害防御显然成为防汛减灾工作的短板和薄弱环节。洪水预报在防洪减灾非工程措施中具有重要地位,提高山洪灾害预报预警能力是我国防洪减灾的迫切需要。本文以阜新细河流域为研究对象,以复兴堡水文站控制流域为研究区域,构建以传统水文模型HEC-HMS模型为基础的洪水预报模型,同时结合长短期记忆人工神经网络、深度学习堆叠框架构建了LSTM洪水预报模型,探索两种模型在细河流域的适用性,并进一步对两个模型的验证期场次对比分析,以期得到适合该流域的洪水预报模型,为同类型中小流域山洪灾害预报预警及防洪减灾提供理论依据、技术支撑。本文主要研究结果如下:(1)基于细河流域下垫面实际情况构建HEC-HMS洪水预报模型。选用研究区域长系列资料中(1979-2019)代表性较好的18场洪水对模型率定、验证。模拟结果:率定期12个场次平均确定性系数DC为0.77,场次合格率QR为91.6%;验证期6个场次平均确定性系数DC为0.80,场次合格率QR为83.3%。综合率定期和验证期平均确定性系数DC为0.78,场次合格率QR为88.9%,整体模拟精度为乙级。(2)采用Morris筛分析法分析HEC-HMS模型中主要参数对洪峰流量、洪水总量、峰现时间敏感性。结果表明:CN值的变化对洪峰流量和洪水总量影响最明显,呈正相关;初损是仅次于CN值影响洪峰流量和洪水总量的参数,呈负相关;不透水率与洪峰流量和洪水总量同样呈正相关;衰减系数k、退水拐点比率对洪峰流量影响不明显,但是与洪水总量的关系呈正相关;流量比重因子X对洪峰流量和洪水总量的影响并不明显;河道汇流时间K与洪峰流量和洪水总量均呈负相关;模型中对峰现时间最敏感参数为河道汇流时间K,其次为流域滞时。(3)结合长短期记忆人工神经网络、深度学习堆叠框架,构建符合细河流域实际情况预见期1小时的LSTM洪水预报模型。采用与HEC-HMS模型相同的洪水场次训练、外推预测,模拟结果:验证期6个场次平均确定性系数DC为0.87,场次合格率Q R为100%,整体模拟精度为乙级。(4)通过对HEC-HMS模型与LSTM洪水预报模型的模拟结果可知,两个模型模拟精度均为乙级,在细河流域适用性均良好。对两个模型验证期6个场次洪水模拟结果从洪峰流量误差、径流深误差、确定性系数DC方面对比分析,其中HEC-HMS模型验证期模拟结果洪峰流量合格率与峰现时间合格率均100%、径流总深合格率为83.3%、平均确定性系数DC为0.80,场次合格率QR为83.3%;LSTM洪水预报模型模拟结果洪峰流量合格率、径流总深合格率、峰现时间合格率均为100%、平均确定性系数DC为0.87,场次合格率QR为100%。综合验证期洪水场次分析可知LSTM洪水预报模型在洪峰流量误差、径流深误差、确定性系数DC方面均比HEC-HMS模型模拟精度高,在细河流域适应性更好。

关键词：洪水模拟 HEC-HMS模型 LSTM模型参数敏感性细河流域

遥感蒸散发在无测站资料地区洪水模拟中的应用

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东北农业大学学报 2020年第2期51卷 78-85页

作者：邢贞相傅爽孙明新纪毅付强李衡东北农业大学水利与土木工程学院哈尔滨150030 农业农村部农业水资源高效利用重点实验室哈尔滨150030

利用遥感蒸散发资料和半分布式水文模型,解决传统集总式水文模型在大尺度流域无实测蒸散发资料和下垫面不均匀条件洪水模拟精度不高问题。以三江平原七星河流域为研究区域,利用集合卡尔曼滤波(EnKF)根据参证站(宝清站)实测蒸发数据对七... 详细信息

利用遥感蒸散发资料和半分布式水文模型,解决传统集总式水文模型在大尺度流域无实测蒸散发资料和下垫面不均匀条件洪水模拟精度不高问题。以三江平原七星河流域为研究区域,利用集合卡尔曼滤波(EnKF)根据参证站(宝清站)实测蒸发数据对七星河流域遥感蒸散发数据作同化处理,将同化后遥感蒸散发数据输入半分布式水文模型中作洪水模拟。结果表明,遥感蒸散发数据可为无地面蒸发测站地区提供有效蒸散发数据,半分布式水文模型分析七星河流域下垫面不均匀特征,可满足洪水预报要求。

关键词：遥感蒸散发集合卡尔曼滤波半分布式洪水模拟

高强度人类活动作用下考虑河道下渗的河网洪水模拟

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水利学报 2015年第4期46卷 414-424页

作者：王宗志程亮王银堂刘克琳南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029

模拟河道洪水运动的现有圣维南方程组,因没有考虑河道下渗行为,难以满足地下水位持续偏低、河道长期干涸等受人类活动高强度作用地区的洪水模拟需要。论文推导了考虑河道下渗的圣维南方程组,采用Preissmann四点隐式差分和模块化建模技术... 详细信息

模拟河道洪水运动的现有圣维南方程组,因没有考虑河道下渗行为,难以满足地下水位持续偏低、河道长期干涸等受人类活动高强度作用地区的洪水模拟需要。论文推导了考虑河道下渗的圣维南方程组,采用Preissmann四点隐式差分和模块化建模技术,耦合河道汊点、闸坝群联合调度、蓄滞洪区吞吐洪水等计算模块,并遴选霍顿下渗公式为河道下渗模拟方法,构建了考虑河道下渗的河网洪水模拟模型。将该模型应用于海河流域漳卫河水系,采用1982、1988和1996年3场实测洪水对模型进行率定和验证;根据不同年代河道断面、设计洪水和岳城水库的不同调度方式,设计了8种情景进行模拟,得出如下结论：综合考虑河道下渗与设计洪水变化,50年一遇设计洪水恩县洼可以不启用,河道行洪最高水位下降0.03~0.20 m,这对流域洪水出路的科学安排与防洪格局调整具有重要指导意义。

关键词：防洪减灾河道下渗洪水模拟河网蓄滞洪区人类活动海河流域