皇甫川流域次洪水沙特征值变化特点

黄河流域径流量呈现锐减趋势,径流锐减突出表现在中游河口镇至龙门区间.以河龙区间皇甫川流域为典型支流,选择1954～2012年洪峰流量大于100m3/s的洪水共271场,分析了次洪水沙特征值的变化.得出如下结论：近些年洪水发生次数和年最大洪峰流量高值出现次数均有减少趋势;次洪洪量和次洪沙量基本呈现逐年代减少的趋势,沙量减少幅度远大于洪量的减幅;涨洪历时比较短,峰型普遍偏尖瘦;洪峰流量大的洪水的基流量占洪量的百分比明显低于洪峰流量小的洪水对应的比值.

黄土高原典型流域次洪事件水沙关系变化及其驱动因素

[目的]探究黄土高原典型流域次洪事件水沙关系变化,探讨水土保持综合治理对流域水沙关系的调控,以期为黄土高原地区未来的生态恢复与水土保持综合治理提供参考。[方法]基于孤山川、佳芦河和西川河流域1974—1989年和2007—2019年的洪水水文要素资料,采用线性函数分析了流域不同时期水沙关系变化特征,采用皮尔逊相关系数法探讨了径流指标(年径流深、平均洪峰流量和平均流量)和输沙指标(年输沙量、平均最大含沙量和平均含沙量)间的相关性,辨析了不同流域水沙变化的驱动因素。[结果]2007—2019年各流域次洪事件的年均径流深和年均输沙量较1974—1989年均显著减少(p<0.05),孤山川流域变化最大,分别减少56.48%,95.03%;佳芦河流域的年均输沙量变化不明显且年均径流深有所增加,主要由于该流域植被覆盖较差、水土保持措施治理占流域比例小,加之近年来极端降雨量增加。[结论]各流域的水沙关系在经过水土保持综合治理后发生显著变化,径流深-输沙模数线性关系减弱,黄土高原水土保持措施的实施尤其是大规模植被恢复使流域产输沙能力下降,从而导致径流和输沙变化的不同步。

淮河上游土地利用变化对次洪的影响

为了揭示不同土地利用模式下淮河流域产水响应规律、定量评价土地利用引起的淮河流域生态环境变化,以淮河上游大坡岭水文站以上流域为研究区,基于1990s和2000s的土地利用数据及气象、水文等数据,以0.5 h为时间步长,应用改进的新安江模型模拟次洪过程,并分析土地利用模式变化对次洪的影响。结果表明:在相同降水条件下,1990s到2000s的土地利用模式变化导致次洪的径流量、洪峰流量、径流模数、径流系数、地下径流比例均增加。

不同时间步长对次洪模拟影响的评价与分析

为研究不同计算时段对半湿润半干旱地区次洪模拟的影响，选取西泉流域1973～1999年不同年代具有代表性的次洪降雨径流资料，采用不同时段步长、应用垂向混合产流模型模拟计算并对比分析结果。结果表明，计算时段为0．5h的洪峰模拟与洪水过程拟合程度模拟效果优于1h的模拟结果。

气候变化和人类活动对孤山川流域次洪径流量和输沙量的影响

利用有序聚类法、MWP检定法分析出1979年为孤山川流域天然时期和人类活动影响时期水沙的转折点,采用1979年之前的资料建立模型,并将该时期的次洪水量和沙量作为基准,分析了气候变化和人类活动对1979年后次洪水量和沙量的影响。

时间步长和产汇流方法对小流域次洪模拟的影响

为研究半干旱半湿润流域复杂产流机制下不同时间步长和产汇流方法对次洪模拟的影响,选取北张店流域为研究对象,对1993～2005年具有代表性的12场次洪降雨径流资料,利用HEC-HMS模型分别以10,15,20 min为时间步长,采用2种方案进行模拟计算并对比分析结果。方案1为初损稳渗法+Clark单位线法;方案2为格林-安普特法+SCS单位线法;河道汇流演算均为马斯京根法,基流计算均为指数消退法,结果表明:时间步长的选取对次洪模拟结果影响较大,两种方案均在15 min时间步长下模拟精度最高,表明时间步长的选取并非是越短越精确。时间步长为15 min时方案1的确定性系数(DC)均值为0.813,方案2的DC均值为0.764,且方案1在洪峰、洪量和峰现时差模拟方面均优于方案2。

多沙河流次洪横断面冲淤面积随机预估

提出一种通过预测多沙河流横向变化预估河段冲淤的方法。通过追踪多沙河流次洪过程中横断面面积变化,及分析多沙河流次洪横断面面积变化成因,建立了横断面冲淤变化模型。利用此模型并结合蒙特卡洛方法,实现了给定水沙条件下,对次洪冲淤导致的横断面面积变化的预估。经用于黄河内蒙古河段实例分析,假设洪水冲刷内蒙古河道,上游巴彦高勒、三湖河口断面分别扩大286,283m3,下游头道拐断面几乎没变;用输沙平衡法计算结果上游巴-三河段冲刷121万t,下游三-头河段冲刷35万t,表明该方法实用、可行。可以为多沙河流的河道治理、防灾减灾决策提供了技术支撑,并丰富了多沙河流冲淤计算方法。

水网区次洪径流量计算方法的探讨

从水量平衡角度,对水网区出口断面次洪径流量计算,特别是流量过程起始流量为负值的情况下,次洪径流量计算方法进行了探讨,提出了改进方法,并就与此相关的问题提出了合理性的解决途径。

不同时间步长对淮河上游次洪产沙模拟的影响

为分析时间步长对次洪产沙模拟的影响,以淮河上游大坡岭水文站以上流域为研究区域,选取2001～2010年具有代表性的10场次洪降雨、径流和含沙量等资料,分别以0.5、1h为时间步长,利用泥沙负荷模型模拟计算了10场次洪产沙过程。结果表明,泥沙负荷模型的9个参数中参数b5、b6、b8随时间步长的变化而变化,且步长变化对b5、b8的影响最大;以沙峰相对误差、确定性系数和峰现时差三个指标综合衡量,时间步长为0.5h的模拟精度总体上高于时间步长为1h的模拟精度。研究成果可为淮河流域及湿润半湿润地区土壤侵蚀模拟提供参考。

小流域次洪模拟的多尺度研究

选取山丘区小流域,采用HEC-HMS水文模型,基于ArcGIS软件划分区域模块,采取初损稳渗法、Clark单位线法和马斯京根法模拟DEM分辨率分别为30,60,90m多种空间尺度下的次降雨洪水过程。结果表明DEM分辨率大小对次洪过程有一定的影响,运用分辨率较低的90m DEM比30m和60m DEM模拟洪水合格率高9.1%和18.18%,而且对于洪峰流量较大类型的洪水90m DEM模拟效果最佳,其次是30m DEM。

关于对次洪资料整编必要性的思考

针对全省大中型水库、重点行洪河道、中小河流等各类水文站的预报方案补充修订,引发次洪资料整编的设想,并提出次洪整编的方法与路径,以期方便洪水预报方案的编制。

淤地坝对次洪事件侵蚀动力及输沙的调控作用

淤地坝对流域产沙的调控作用是黄土高原水土保持与治理研究中的焦点问题。该文以黄土高原岔巴沟三川口站的控制流域为例,采用一维沟道非平衡输沙模型,研究了单座淤地坝对次洪事件的水沙调控作用。结果发现:无坝和有坝情形的计算域出口径流侵蚀功率与输沙模数之间均为幂函数关系,但无坝情形下的幂函数关系不能推广到有坝情形,体现了淤地坝的调控作用,并且淤地坝淤积状态、洪水频率是淤地坝调控作用的重要影响因素。进一步研究发现,淤地坝存在拦沙失效淤积比例,对于特大洪水到一般洪水,失效淤积比例在88.3%~93.6%之间,而工程中的经验常数值仅适用于小洪水情形。

湘中红壤丘陵区小流域次雨洪产沙模型研究

为建立适用于湘中红壤丘陵区小流域次雨洪产沙模型,对湖南省武水河井头江水文站上游流域共27场具有代表性的小洪水的降雨、径流与泥沙进行了相关分析和精度检验。结果表明:次暴雨输沙模数和最大0.5 h雨强、次降雨量、次地表径流深都有较好的相关性,因此选取次降雨量与最大0.5 h雨强做因子,采用最小二乘法建立了次输沙模数的二元一次线性回归模型。经检验,该模型具有一定的精度,可据此模型对该流域次雨洪产沙量进行预报。

黄河粗泥沙集中来源区洪水泥沙阶段变化研究

黄河粗泥沙集中来源区为治理黄河泥沙的核心区域。根据建站至2016年黄河中游粗泥沙集中来源区皇甫川、窟野河、孤山川、秃尾河、佳芦河、大理河和延河等支流次暴雨洪水泥沙资料,以支流为分析单元,通过Pettitt检定法把各支流划分为早期、中期和近期三个时段,按照暴雨洪水和暴雨泥沙的关系分析了区内各支流的变化特征。结果表明:各支流中期和近期时段不完全一致,这主要是与支流下垫面治理有关;按照支流入选标准在研究区内各支流中共选取486场洪水参与计算,对建立的暴雨洪水和暴雨泥沙关系进行分析得出,与早期下垫面相比,中期和近期所表现出来的减洪减沙比例不尽相同,总体上次洪径流量中期减少1/3、近期减少3/4,次洪输沙量中期减少2/5、近期减少9成以上,减沙比例大于减洪比例。

皇甫川流域“8.18”暴雨洪水特性浅析

结合皇甫川流域基本情况以及该流域2016年"8.18"暴雨洪水水情,采用与历史洪水对比分析的方法,通过对流域次洪洪量和次洪沙量等特征值的对比分析,发现在相同降雨条件下,本次降雨的产洪产沙量明显偏小,并对其原因进行分析。结果表明:暴雨中心位置距离下游控制站皇甫站较远,流域良好的植被覆盖度和骨干坝的削洪拦沙作用等是本次洪水产洪产沙量剧减的主要原因。

新安江模型在富水水库流域洪水预报中的应用

基于富水水库流域特性,采用新安江三水源模型建立了富水水库流域洪水预报模型和方案,论证了产流方式,分析了水库流域洪水预报特殊性,并率定了模型参数。实例结果表明,该模型预报效果较好、精度高、合理可行,可供借鉴。

利用水文模型研究下垫面变化对洪水的影响

选取海河流域紫荆关、阜平两个小流域,分别用1980年前后的次洪资料对进行了参数率定,根据两组参数的变化来反映流域下垫面的变化;然后采用1980年之后的参数重演1980年之前的洪水,通过计算出的次洪径流深和洪峰的变化幅度来反映流域下垫面变化对洪水的影响。结果表明:自由水容量和河网水流消退系数均呈增大趋势,导致在同等降水条件下各流域的径流深和洪峰明显减小,而且洪峰的减小幅度大于径流深的减小幅度,说明下垫面变化对洪峰的影响比对径流深的影响要大。

基于大型水库调节的晋江流域洪水模拟

为了进一步改善流域洪水空间变化与水库调节影响的模拟,应用分布式水文模型HEC-HMS,在考虑大型水库调节模拟的基础上,对东南沿海晋江流域的暴雨次洪进行多站点率定模拟分析。选取1972~1979年晋江流域15场特大暴雨洪水,以洪峰误差、洪量误差、峰现时间、效率系数为评价指标,进行10场参数率定和5场模型验证。安溪、洪濑、石砻三个水文站在模型率定期的平均效率系数分别为0.892、0.895、0.921,验证期的平均效率系数分别为0.866、0.822、0.853,模拟效果较好,精度较高。结果表明:利用多站点模拟的方法,可以从流域尺度上更客观地率定模型参数,改善模型的模拟效果;初损率与起涨流量相关性显著,为模型洪水预报应用时初损参数的确定提供重要依据;山美水库的径流调节对洪濑站和石砻站的模拟结果具有显著影响。

从黄河“96·8”洪水谈泥沙优化调度的必要性

黄河"96.8"洪水洪峰流量不大,但黄河下游水位高、出险多、灾情重。其原因是主河槽淤积严重,不仅与长期淤积抬高有关,尤其与当年洪水前期的小流量高含沙来水造成主河槽淤积关系密切。提出应开展泥沙的场次洪水和年际间的优化调度,综合考虑水库与河道的泥沙冲淤情况,通过水库的水沙联合优化调度,塑造理想的洪水与泥沙过程,避免出现小水大沙和大水小沙现象,充分利用水流的输沙能力和淤滩刷槽的特点,实现洪水的减淤效益最大化。

改进的Horton模型在祖厉河流域洪水预报中的应用

为改善半干旱地区缺/少资料对水文模拟和水文预报的限制,在充分了解中间复杂水文过程的基础上,基于可用的遥感资料(土壤类型)对Horton模型的参数确定方法进行改进。利用改进的Horton模型模拟处于半干旱地区的甘肃省会宁站祖厉河流域的次洪过程,合格率为100%,平均确定性系数为0.89,模拟的洪水总量、洪峰流量、峰现时间误差均小于20%,在可接受范围内。表明该方法使得模型模拟精度较高,适用于半干旱地区的水文预报,并可向无资料地区推广。