山区性流域洪水分析模拟与风险评估

山区性流域城镇和乡村分布在河流沿岸狭长地带,洪水具有突发性强、破坏力大等特点。山区性流域洪水分析模拟、洪水风险快速评估技术的应用,对流域防洪规划、防洪工程设计及防洪预警、避险转移等都具有重要意义。为此,研究选取浙江省瓯江流域中游段为对象,通过水文分析、一二维水动力模型构建、设计洪水情景模拟及洪水风险评估等,分析瓯江中游青田段洪水淹没及风险。研究成果为山区性流域洪水模拟及风险评估、防灾减灾工作提供一定技术参考。

侧扫雷达在线测流系统研究与应用

为加快水文监测新技术与装备在水文测报中的应用,在云南允景洪水文站建设了一套侧扫雷达在线测流系统示范应用站。侧扫雷达在线测流系统,通过非接触式雷达技术,实现对河流表面流场、网格点流速进行连续监测;结合同步监测水位,从而实现全天候、连续自动河流流量监测与数据传输。通过对侧扫雷达表面流速的分析,建立表面流速模型推算出的侧扫雷达断面平均流速与ADCP实测断面平均流速进行关系曲线检验,其系统误差、符号检验、适线检验、偏离数值检验及不确定度均为合格,侧扫雷达在线测流系统测验精度符合规范要求。

基于多混沌映射的水文遥测图像处理技术

近年来水情遥测技术已成为水文行业中一种新兴的监测技术,鉴于水情遥测图像在商业中的安全性与重要性,提出一种基于多混沌映射的水文遥测图像处理技术。该算法在置乱阶段引入Logistic映射产生Arnold映射的控制参数,先利用Arnold映射对水尺图像进行位置置乱,得到置乱图像;再利用Henon映射与置乱图像进行异或运算,充分打乱图像的像素相关性,达到了良好的加密效果。仿真结果表明,该算法简单且密钥空间大,有效地提高了水情遥测图像的安全性及准确性,且计算复杂度较低、通信成本开销小。

非接触式在线测流系统数据相关性及误差分析——以姐岗水文站为例

为全面推进水利算据、算法、算力建设,构建数字孪生流域,提升水文信息监测能力,利用目前先进的非接触式在线测流系统,通过在姐岗水文站与常规缆道流速仪测流开展比测试验,对实测流量和系统在线监测到的同时段流量进行水位、流速、借用断面面积、流量等参数之间的误差和相关关系进行对比分析。结果表明,该测流系统在基本水尺断面水位819.50 m以上中高水相关性较好,误差在允许范围内。

多点雷达波流量在线监测在水文站的应用

为探索多点雷达波流量在线监测系统在水阳江上游水文测验的应用条件和应用范围,文章结合中东津河水域代表站宁国水文站测验断面的水文特性,采用非接触式多点雷达波传感器等设施设备,实现河流部分表面流速数据采集。采用SIMK模型计算出流量数据,并与走航式ADCP同步测验流量数据进行比测分析。结果表明:多点雷达波在线流量监测系统可在宁国水文站应用。

抗差理论及在水文学中的应用

综述了国内外抗差理论的研究过程与发展趋势,介绍了抗差估计的理论基础、方法和特点,分析了抗差理论在水文学中的应用现状,提出了进一步研究的问题。

新安江模型与垂向混合产流模型的比较

从实时洪水预报模型通用性角度出发,对新安江模型与垂向混合产流模型进行比较研究.选用青峰岭水库流域、危水水库流域资料分别采用这两个模型进行模拟计算.计算结果表明,在湿润地区,新安江模型和垂向混合产流模型都能取得好的成果;在半干旱地区,新安江模型应用效果不太理想,垂向混合产流模型能取得比较令人满意的结果.

遥测系统降雨观测粗差修正研究

通过对遥测系统雨量观测资料中粗差特点和产生方式的分析 ,提出了借鉴曲面拟合算法的思路 ,利用抗差最小二乘估计和雨量空间分布函数修正粗差的方法。对闽江七里街流域 43个雨量站 46场暴雨 2 6万余条记录 ,用生成的误差系列 ,进行模拟估计 ,分析了此方法的有效性和合理性 ,获得了较好的结果。并且把修正过的降雨资料应用于新安江模型 ,对计算的流量和实测流量进行比较分析 ,达到了较满意的效果 ,表明本方法有较好的实用性。

异重流总流运动微分方程:Ⅰ-理论推导

本文分析了异重流体的特点,对异重流的运动作了一些假设和简化,推导出了以总流为控制体的异重流微分模型。

异重流总流运动微分方程:Ⅱ-差分模型求解与验证

构成了完整的总流为控制体的异重流微分模型,获得了差分解模型。并用锦屏水库的异重流洪水资料进行了模拟检验,发现以总流为控制体的异重流差分模型在锦屏水库应用较为合理,模拟结果较接近观测值。

基于抗差估计方法的流域水文模型的不确定性分析

流域水文模型的不确定性主要来自水文气象资料的不确定性、水文模型结构的不确定性及模型参数的不确定性等。以危水水库流域中的乌溪沟以上流域为研究对象,采用抗差估计方法探讨了由于雨量资料误差引起新安江模型的不确定性。研究结果表明:误差的大小,发生的站数,对模型的不确定性均有影响。并且误差越大,发生站数越多,对模型不确定性影响越大。采用雨量观测误差三步修正方法先对雨量资料进行处理,然后采用新安江模型进行计算,采用该方法可以有效地抗御雨量资料误差,减少模型的不确定性,提高洪水预报精度。

抗差岭估计在单位线推算方面的应用

最小二乘法是最小无偏估计,在水文上常被用来推求单位线.但是在法方程系数阵处于病态或者观测值中含有粗差的情况下,采用最小二乘法估计的误差会很大甚至出现不合理的估计.针对这一情况,采用目前在测绘上应用较广的抗差岭估计进行单位线的推算,效果较为理想.

黄土地区的小流域产沙计算

根据黄土地区小流域泥沙概念性模型，选取黄河中游的三个小流域，分别运用分时段和以次洪为单位的方法进行了产沙计算，总体效果良好。表明了模型结构简单、概念明确、便于应用，可以在实际工作中采用。

基于氢氧同位素示踪技术的和睦桥流域台风雨径流组成分析

台风雨为我国每年7~9月的主要降雨类型,由异常强大的海洋湿热气团组成,降雨量大,极易造成灾害。流域出口断面流量过程线作为降水的响应,包含了流域水文过程全部信息,但该信息过于综合,应用难度较大。因此,研究了和睦桥小流域2015~2016年间4场台风雨事件的降水及产流要素中的同位素组成,并采用二水源、三水源同位素流量过程线划分方法分析了径流组成。结果表明,台风雨不同产汇流要素的同位素值分布特征不同,降雨、地表水、土壤水均有显著的时程效应;不考虑降雨同位素时程变化,会在洪水不同阶段高估或低估事件前水的比例;事件前水、事件水比例相差不大,洪峰主要由事件水组成;土壤水不可忽略,组成比例高达20%;河水同位素变化不明显,河水作为汇流后的水体削弱了降水在下渗及产流过程中同位素的显著变化。

系统微分响应误差修正方法在VIC模型中的应用与研究

在应用水文模型进行水文预报的过程中,由于流域水文模型结构存在诸多的简化和假设,这些简化和假设会给水文预报结果带来误差,因此需要误差修正技术来提高水文模型在实时预报中的精度。系统微分响应方法利用系统响应函数通过对水文模型的输入、状态变量、参数的修正来修正预报结果,该方法理论基础扎实,具有结构简单、不损失预见期的优点,已在多个流域水文模型中得到了广泛的应用,效果较好。VIC模型是一种大尺度分布式水文模型,该模型通过将流域划分成多个大小相同的网格,在网格内模拟产汇流结果。以闽江建阳流域为研究区域,构建流域VIC模型进行径流模拟,将系统微分响应误差修正方法应用于VIC模型中,通过对模型输入中的降雨量进行修正来修正预报结果,并与传统自回归模型误差修正方法(AR模型)进行对比分析。结果表明:系统微分响应方法在VIC模型中的修正效果较好,纳什效率系数从修正前的0.752提高到0.895,径流相对误差从修正前的7.89%降低到5.71%,而AR模型修正结果的纳什效率系数为0.807,径流相对误差为6.77%,这两种修正方法结果表明系统微分响应方法优于AR模型误差修正方法。结果表明系统微分响应修正方法在VIC模型中具有较好的适用性,能显著提高流域日径流模拟精度,可应用于未来的水文预报。

基于协整理论的淮河流域上游洪水预报实时校正方法

为了提高淮河流域上游的洪水预报精度,引入计量经济学中的协整理论与误差修正模型用于洪水预报实时校正;同时为了解决自回归算法无法针对非平稳序列建模以及序贯相关性问题,构建了基于误差修正概念的自回归误差修正模型。以淮河鲁台子站以上流域为研究区域,基于分布式垂向混合产流模型模拟结果,分别构建一阶至三阶自回归模型、误差修正模型和基于误差修正的自回归模型对模拟结果进行校正,采用修正效果评价系数、确定性系数、洪峰相对误差、径流深相对误差和峰现时差5个评价指标,分析对比各校正模型对流域2003—2014年10场洪水的校正效果。结果表明:3种实时校正方法均对淮河流域上游洪水有一定的校正效果,其中,自回归模型校正效果最差,排除误差序列非平稳的两次洪水后,其平均修正效果评价系数为0.20;误差修正模型能够有效校正预报洪水,其平均修正效果评价系数为0.76;基于误差修正的自回归模型校正效果较好,与传统自回归模型相比,对洪峰流量的校正效果显著提高,其平均修正效果评价系数达到0.98,可用于淮河流域上游洪水预报的实时校正。

基于SWAT与新安江模型的闽江建阳流域径流模拟研究

采用SWAT模型对闽江建阳流域的日径流过程进行模拟计算,利用研究区1993年~1997年的实测流量数据进行模型参数率定,1998年~2000年的实测流量数据进行模型检验,并与三水源新安江模型的模拟结果进行对比,采用纳什效率系数NS、相对误差RE和决定性系数R^(2)作为模型模拟精度的评价指标。研究结果表明,两个模型在建阳流域日径流模拟中都具有较好的适用性,且均能很好地用于该流域的径流预测与防洪规划。进一步分析建阳流域降雨和径流空间分布与变化特征的结果表明,该流域多年平均降雨量从西北向东南递减,径流空间分布与降雨空间分布相似,差异较明显;研究区总体径流呈增加趋势,但径流深的空间分布差异性呈减小趋势。

基于水尺图像自动提取水位监测系统与应用

为了有效及时地给水利和防汛提供水情指导信息,设计了一种基了基于水尺图像自动提取水位数值技术的水位自动监测系统.利用图像识别技术,识别水尺图像中的水位信息,采用4G无线通信技术将水位信息传输至监控中心,开发一种远程遥测控制与管理系统。在摆夷河水文站的实际应用证明,该系统最大测量误差为0.02 m,满足自动化水位监测正确率和精确度的需求,而且使此法不受水温、水质等外界因素的影响,适用性更强;系统组成简单,安装方便,易于使用。

基于改进Arnold映射二次置乱的图像加密算法

针对Arnold映射图像置乱效果差以及无法抵御选择明文攻击等问题,提出了一种改进Arnold映射二次置乱的图像加密算法。该算法引Logistic映射产生控制参数,利用改进Arnold变换对原始图像先进行全局置乱再后进行图像分块置乱,达到了二次置乱的效果;然后将置乱图像进行相邻像素间按位异或运算、交叉换位操作得到最终密文图像。仿真结果表明,该算法简单易执行,安全性好,同时具有置乱度高、抗攻击能力较强、鲁棒性好等特点。

一种基于协方差矩阵重构的波束形成算法

针对Capon波束形成在误差条件下敏感性问题,提出一种基于协方差矩阵重构的鲁棒波束形成算法。算法将信号集中出现的空域划分为干扰区域和信号区域,接着将两个区域划分为若干相互独立不重叠的部分,对干扰区域积分,构造出干扰协方差矩阵;再利用采样协方差矩阵特征分解后的最小特征值重构出噪声协方差矩阵;最后对期望信号导向矢量误差进行环不确定集建模,并在期望信号导向矢量环不确定集上进行Capon谱积分来估计期望信号协方差矩阵,根据其主特征矢量获取期望信号导向矢量。仿真表明,与传统鲁棒波束形成算法相比,此方法在不同快拍数以及输入信噪比条件下,性能更加优异且稳定,同时计算量较小。