长江上游流域暴雨洪水相似性判别指标研究

暴雨洪水发生演化的各个阶段之间存在一定的关联性和规律性。以长江上游流域为研究对象,将暴雨洪水指标分为降雨、洪水、时间、雨洪关系、水库、形状和初始指标7大类,共67个指标。通过整理暴雨历史洪水资料,摘录暴雨洪水过程和计算暴雨洪水特征值,结合洪量相似度、洪峰相似度、形状相似度和灰色关联度4种相似性评价方法,优选出降水量、降水历时、起涨流量和洪水涨率4个指标作为相似洪水判别指标。以113场三峡入库洪水为样本进行相似性检验,基于几场典型洪水特征值寻找的历史相似洪水之间的相似度较高,确定性系数都达到了0.9以上。结果表明,降水量、降水历时、起涨流量和洪水涨率4个指标作为相似洪水判别指标,对指导实时洪水预报具有较高的参考价值。研究成果在三峡水库以上长江上游流域进行了试验应用,在寻找历史相似洪水方面具有较好的效果。

基于灰色关联分析的相似洪水动态展延方法

在不能高精度预测后续洪水的现状下,对历史暴雨洪水信息进行挖掘,对降低水库防洪调度风险具有现实意义。制定将历史洪水标准化的方法,并根据暴雨洪水形成机制和实时信息的易获取性,筛选出能反映洪水特征的指标体系,并基于灰色关联分析原理构建了相似洪水动态识别办法和相似洪水展延实时洪水预报过程的展延效果评价方法。池潭水库历史暴雨洪水模拟结果表明提出的洪水展延方法对后续来水估计的总有效率高,效果显著,该方法应用效果、适应性、稳定性均较好。

长江上游流域洪水管理分析系统设计研究

长江上游流域面积大、测站来源广泛、历史沿革复杂,本文在开展长江上游流域洪水相似性研究的基础上,设计了流域洪水管理分析系统.系统可划分为流域拓扑结构管理、流域洪水摘录、洪水贡献分析、暴雨中心分析和流域洪水查询分析等功能模块,实现了长江上游流域历史洪水的自动摘录、67项洪水特征指标的自动统计,利用摘录的1998~2016年的历史洪水成果,可开展历史相似洪水分析,同时可结合洪水预报调度系统,实时搜索与当前水雨情状态最相似的流域历史洪水,对长江上游流域的洪水预报调度决策起到了很好的参考作用.

基于洪水行为特征指标的我国山洪类型辨识与模拟

受地形地貌和水文气象条件的影响,山洪过程呈现显著的时空分异性,准确识别和模拟代表性洪水过程类型对山洪灾害防治具有重要意义.以3个洪峰特性指标(洪峰模数、峰现时间和洪水时间尺度)和3个洪水动力学特性指标(涨洪速率、落洪速率和变差系数)刻画山洪行为过程,采用主成分分析、动态K均值聚类、相似性检验和流域水文模拟(HEC和新安江模型)相结合,识别和模拟了典型山洪类型及其行为特征指标,并以全国不同类型区8个流域177场次小时洪水事件进行实例应用.结果表明:所有洪水事件共划分为3种类型,即低强度流量、峰现早、形态尖瘦的洪水类型(类型1),低强度流量、峰现晚、形态矮胖的洪水类型(类型2)和高强度流量、峰现晚的洪水类型(类型3).山洪类型与流域森林覆盖率、流域面积、最大雨强出现时间、最大雨强、降雨量集中度等影响因子具有高度一致性.HEC和新安江模型模拟效果基本一致,对于类型1~3的洪水事件,径流深平均相对误差分别为23.25~27.98%、11.95~18.19%和8.30~18.25%,平均Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.39~0.54、0.76~0.85和0.86~0.91;类型1~3的所有行为特征指标平均相对均方根误差(RMSEr)分别为0.37~0.69、0.37~0.41和0.18~0.25,平均相关系数(r)分别为0.52~0.68、0.78~0.85和0.88~0.94;类型2和3的洪水洪峰特性指标模拟效果最好,RMSEr和r分别为0.18~0.28和0.86~0.91;类型3的洪水动力学特性指标模拟效果最好,RMSEr和r分别为0.19~0.21和0.91~0.97.研究结果为流域洪水管理提供了详细的洪水信息支持,也从洪水行为过程的视角为中小流域暴雨洪水模拟提供新的思路.