年最大洪峰流量群居蜘蛛优化投影寻踪预测模型

年最大洪峰流量预测,受较多的复杂因素的影响,不确定性较强,用常规统计方法做出准确预报具有较大困难。从水文序列本身出发,提出将投影回归模型应用于年最大洪峰流量预测,为了更好获得投影寻踪模型参数和预测精度,提出了运用延迟相关系数法确定回归预测因子、群居蜘蛛算法优化投影寻踪模型最佳投影方向参数a、利用最小二乘法确定多项式的权系数c、岭函数个数M的群居蜘蛛优化投影寻踪年最大洪峰流量预测模型,结合长江宜昌站(1882年-2004年)的年最大洪峰流量资料进行实例预测,训练阶段平均绝对相对误差为8.61%,预测阶段平均绝对相对误差为10.51%,该模型预测效果较好,模型结果稳定,可有效应用于年最大洪峰流量预测。

近60年渭河流域极端降水和洪水演变特征

渭河流域地处中国西北地区东部,是气候敏感区和生态环境脆弱区,极端降水事件往往引发洪水、泥石流等灾害。现有研究主要集中在降水引发的流域径流变化,而极端降水和洪水变化规律有待挖掘。本文基于1961—2021年气象水文资料,选用8个极端降水指数、4个代表水文站年最大洪峰流量,采用百分位阈值法、Kriging空间插值法、线性回归法、滑动平均法、小波分析法,分析了渭河流域极端降水和洪水时空演变特征、周期特征以及2021年极端降水和洪水特性。结果表明:(1)近60年渭河流域极端降水总量和暴雨频次显著增加的同时,极端降水强度亦有所增强,而弱降水事件减少。极端洪水整体呈不显著减少趋势。极端降水和洪水均在2000年以后显著增加,特别是极端降水总量和暴雨频次较多年均值偏多12%~22%,并且各极端降水指数极大值均出现在2000年以后。(2)极端降水和洪水年内分布不均,前者主要集中在7月和8月,后者除“七下八上”期外,9月也是多发期。(3)各极端降水指数均呈现由上游向下游递增的分布,中游南部极端降水普遍强于北部。流域内大部分站点极端降水指数呈增加趋势,显著增加地区位于中游周至—临潼区间以及长武—宁县。(4)极端降水和洪水存在多个周期变化特征,且极端洪水周期年代际特征显著。(5)2021年渭河流域极端降水强度、大雨以上降雨日数均为近61年来之最,华县站出现2012年以来最大洪水过程,咸阳站出现1935年有实测资料以来9月份同期最大洪水。研究结果可为渭河流域水旱灾害防御以及治理规划提供参考依据。

基于Copula函数的1977—2014年广东省年最大洪峰特征分析

基于广东省51个水文站的1977—2014年的年最大洪峰流量数据,分析了年最大洪峰流量序列的特征和趋势,综合运用MK和Pettitt等数理统计方法研究年最大洪峰流量的变化趋势,同时基于单变量和多变量Copula函数进一步分析洪水重现期及洪水联合分布,揭示土地利用对广东年最大洪峰流量频率的影响机制。研究结果表明:(1)广东省29(22)个站点年最大洪峰流量有增加(减小)的趋势,且北江的三水、石角、高道和西江的小罗年最大洪峰流量呈显著增加趋势,站点大多数集中于北江流域和西江流域;(2)Inverse Gaussian和Log-logistic是年最大洪峰流量拟合最优的单变量分布函数,Clayton Copula是年最大洪峰流量拟合最优的Copula函数;(3)在1977—2014年间,51个站点中有10个站点(其中六个集中在鉴江和漠阳江水系,其余集中在北江和西江水系)发生了百年一遇的洪水,有的甚至远远超过百年一遇,剩余的站点洪水的重现期多集中在20~30 a一遇;(4)选取考虑两站点(高道站与石角站、连平站与顺天站、马口站与三水站、潮安站与东桥园站、合江站和高州站)间年最大洪峰流量的联合分布情况,超过20 a一遇的洪水发生的概率很低,同时5种年联合分布情况下联合重现期和同现重现期随着流量增大而增大,同现重现期总体大于联合重现期。广东省51个站点中,无论是年最大洪峰流量的空间分布还是发生年份的时间分布上都受到了城市化进程下土地利用类型变化的影响,二者在空间和时间上存在一致性。

堰塞体逐渐溃决数学模型研究

堰塞体是高位岸坡在地震作用下滑坡导致正常河道被堵塞而形成的天然堆石体。根据堰塞体溃决的特点采用有底坡明渠出流形式,结合冲刷率与速度平方成正比的关系建立堰塞体逐渐溃决数学模型。对“10·10”白格堰塞体溃决过程计算分析,结果表明:当冲刷系数α=0.0007~0.0009,糙率n=0.030~0.035时,溃决洪峰流量为8813.04~14087.49m 3/s之间,与实测值相比,洪峰流量误差在32%之内。当采用冲刷率与流速的平方成正比的冲刷方式时,建议冲刷模型系数α在0.0007~0.0009之间选取,可降低计算结果误差。增大泄流槽的糙率n,减少冲刷系数α,可以减少溃决洪峰流量,延缓洪峰流量出现时间。边坡角度θ对于洪峰出现时间、断面最大流速、洪峰流量大小影响都较小。

基于区域回归分析法的浙江省洪水计算分区

以浙江省122个水文站历年最大洪峰流量与不同时段雨强、流域面积、河长、河床比降为指标,建立区域回归方程,利用该回归方程计算各水文站历年最大洪峰流量,并与实测值比较,结果表明计算值与实测值相关关系的分区规律明显,可将浙江省分为两个洪水计算区,计算值大于实测值的站点相对集中于钱塘江中上游、瓯江中上游、浦阳江、曹娥江等区域,占该区全部站点的69.5%;计算值小于实测值的站点相对集中于天目山、会稽山、四明山、天台山、大盘山、括苍山、南北雁荡山等呈"7"字形分布区域,占该区全部站点的73%。该分区结果与浙江省梅雨、台风雨以及土地利用、植被等分区总体吻合,表明分区结果是合理的,该分区方法具有可行性。

基于小流域山洪防洪需要的滞洪削峰水库研究

由于受河道安全泄洪能力的限制,建设防洪水库已成为防治山洪灾害的主要工程措施之一,但受库址、坝址、造价、移民、生态等多方面的制约,建设防洪水库往往需要付出沉重的代价。针对山洪暴涨暴落、洪峰大洪量少的特点,提出了平时不蓄水,洪水来临时,单一削减洪峰的新型防洪水库—滞洪削峰水库。在分析河道最大安全泄洪流量和滞洪削峰水库运行特点基础上,提出了滞洪削峰水库的选址、选型要求及滞洪削峰水库大坝主要尺寸的确定方法。由于滞洪削峰水库削减洪峰流量非常突出,在山洪灾害防治中将发挥重要作用。

山西省浊漳河北源流域洪水峰量演变规律及联合分布研究

为研究山西省浊漳河北源流域洪水特征,采用浊漳河北源石栈道水文站1957~2016年共60 a逐日流量资料,对洪峰流量、1日洪量进行研究。通过Mann-Kendall非参数检验法,揭示了该水文站洪峰流量和1日洪量演变特征及规律,并通过Copula函数研究了浊漳河北源流域洪水峰量联合分布情况。结果表明:洪峰流量和1日洪量均呈现明显的下降趋势;时间序列上洪峰流量在1971年后有显著的下降趋势,1日洪量在1974年后呈现显著的下降趋势;Copula函数可较好拟合浊漳河北源洪水峰量的相关关系。研究成果可为该流域水利工程规划设计和风险评估提供科学依据。

黄河小浪底至花园口区间超警戒流量大洪水预报软件简介

介绍了黄河花园口站超警戒流量大洪水预报软件中洪峰流量，最高水位及传播时间预报的方法和成果。

黑河蓄滞洪区规划研究

以黑河为例,采用不同的方法计算不同频率的洪峰、洪量,通过分析比较,选用综合瞬时单位线法的计算成果。利用不同频率的洪水过程线叠加下游河道最大下泄流量计算蓄滞洪区最小库容,规划在不同频率洪水来临、达到预警指标时,人为启用不同的蓄滞洪区方案,以预防或减少极端洪水对人民生命财产造成的损失。

泥沙输移对山洪特征值时空分布的影响——以北京“7.21”山洪为例

该文以北京房山红螺谷沟"7.21"洪水为例,计算分析了泥沙输移、河床冲淤对最高洪水位、最大流速、峰现时间等山洪特征值的影响。通过动床模型与不考虑泥沙输移的定床模型结果对比分析,发现在"7.21"洪水条件下,水-沙-河床的相互作用导致断面最高洪水位较定床情形普遍抬升,最大抬升约1.5 m,局部河段受淹致灾的可能性显著增大,淤积受淹断面淹没时间显著延长,但最大流速有所下降;在河床冲淤影响下,自上游至下游沿程各断面达到最高水位的时间并非单调递增,进而说明不能以个别监测点位的水位变化结果判断整个河段的洪水涨落趋势。该结果对山洪灾害的风险分析、监测预警与工程防治具有参考作用。