水文模型中的河网多边形生成算法研究

文中对水文模型中河网多边形的概念进行了阐述,在研究分析最短路径搜索方法的基础上,根据河网多边形的类别提出两种河网多边形的生成算法,为精确求算平原河网地区坡面汇流入各河道水量奠定重要的基础。最后利用该算法对太湖流域地区进行河网多边形的自动生成,验证了该算法的可执行性和高效性,并提出本课题下一步的研究方向。

平原河网区最优化汇流单位线法及其应用

针对利用现有单位线方法模拟平原河网区汇流特性难以得到较好结果的问题,在传统单位线方法的基础上,根据平原河网区的实际特点,基于河网多边形和河道水位资料,提出了适用于平原区的单位线模型。通过对典型区域的平原区单位线进行率定和缩放,获得了适用于平原河网的平原区单位线,并利用太湖流域1998年和2000年的水文资料进行建模和验证。结果表明,平原河网区最优化汇流单位线法能基本消除太湖流域的洪峰(水位)滞时误差。

平原河网区坡面汇流分布式单位线研究

针对平原河网区无明确汇流控制断面,无法采用传统方法直接率定汇流参数的问题,综合河网多边形和地貌单位线理论,采用坡面汇流计算中不同滞留时间的水流面积按比例分配的方法,获得了以汇流速度为唯一参数的平原河网区坡面汇流分布式单位线。结合太湖流域1998、2000年的水位资料对分布式单位线进行率定和验证,结果表明分布式单位线的水位计算过程与实测过程吻合,可运用于平原河网区计算。

基于陆气耦合模型系统的太湖流域洪水风险预测

为解决太湖流域高密度感潮河网地区水位预报精度难提高、洪水淹涝实时风险评估计算效率低等问题,破解复杂平原河网地区“四预”难题,构建了太湖流域陆气耦合模型系统,该系统包括太湖流域水文水动力学耦合模型与基于水文学法的洪水淹涝风险快速评估模型。在2021年“烟花”台风期间,以欧洲中期天气预报中心(ECMWF)数值模式网格、分区降雨预报为输入,分别应用基于河网多边形与汇流分布式动态单位线的水文水动力学模型预报太湖与河网代表站水位过程与超警超保区域,以及基于水文学法的洪水淹涝风险快速评估模型预测太湖流域洪水淹涝风险区域与强度。研究结果表明:太湖流域陆气耦合模型系统实现了降雨预报网格、分区与河网多边形的耦合,水文水动力模型解决了太湖流域降雨与径流在空间上的均化问题;与分区降雨数值预报相比,网格降雨数值预报预测的超警超保区域、洪水淹涝风险区域与实际情况更加吻合。该系统在“烟花”台风期间的预测预报服务直接支撑了流域洪水与区域涝水科学错峰调度,提升了流域与区域的防汛统一管理水平,有效缓解了下游地区的防洪压力,社会经济效益显著。

平原区产汇流模拟

针对平原区下垫面多样变化和在分区内分布不均匀的特点,将平原区分解为水面、水田、旱地与城镇建设用地4种下垫面,分别采用不同的产流模型,根据圩区内外不同的汇流特性,分别采用不同的汇流处理模式.以太湖流域为试验区进行检验,结果表明了该模拟方法的可行性和有效性.