太湖流域平望水位和米市渡潮位过程预报研究

通过对太湖流域平望水位和米市渡潮位过程及其影响因子的研究,提出了潮位过程的平均潮位、潮差、潮位过程平移、潮位过程分解与重建等概念,并用简单实用的统计相关方法建立了平望水位和米市渡潮位过程预报模型;用1996-1999年汛期(5月1日-9月30日)的水文观测资料对所建立的模型进行了率定,率定结果表明,所建立的模型具有一定的预报精度、对太湖流域洪水预报调度具有重要的参考作用.

基于Copula函数的设计潮位过程要素组合风险分析

现行推求设计潮位过程大多采用高潮位与潮差同频率放大的方法,未考虑到二者遭遇可能性的大小。采用G-H Copula函数建立了年最高潮位和相应潮差的二维联合分布模型,通过组合风险分析法研究了设计高潮位和设计潮差的组合风险率。以天津港多年实测资料计算分析为例,结果表明:较大重现期的高潮位和潮差同时发生的概率较小,50年一遇高潮位与50年一遇潮差组合的风险率仅为0.05%,同频率设计偏安全,可依据组合风险率适当降低潮差设计标准。所采用的联合分布模型及其应用,在定量分析基础上为设计潮位过程的推求提供了一种新方法。

基于联合分布的珠江口设计潮位过程线方法研究

针对同倍比方法与同频率方法推求设计潮位过程线中的局限性,采用4种边际分布函数对珠江口年最高潮位与年最大潮差序列进行拟合的基础上,选取4种不同的二维Archimedean Copula函数建立珠江口年最高潮位与年最大潮差的联合分布,并分析了高潮位重现期与潮位过程同现重现期的线性关系。结果表明:高潮位与潮差的同现重现期总是大于相应边际分布的重现期,并且随着边际分布重现期的增大,同现重现期增幅也越大,说明较高重现期的高潮位与潮差同时发生的可能性很小;基于高潮位重现期与潮位过程同现重现期的线性关系,采用基于联合分布的方法推求珠江口潮位过程线,推求结果较同频率法更为合理。

潮位过程预报的近似方法

分析了下关站潮位过程的影响因子,提出了潮位过程的平均潮位、潮差、潮位过程平移、潮位过程分解与重建等概念,并用简单实用的统计相关方法建立了下关站潮位过程预报模型;用水文观测资料对所建立的模型进行了率定,率定结果表明,所建立的模型具有一定的预报精度、能够满足秦淮河流域水动力学洪水预报模型的边界条件预报要求。

设计潮位过程线及其推求

针对现行推求设计潮位过程线方法中存在的不合理现象,在分析研究各潮汐要素之间的关系的基础上,提出根据高潮位(或低潮位)与潮差同频率控制放大的方法推求设计潮位过程线。结果表明,用该方法推算得到的设计潮位过程线比较符合实际,能较好地满足工程设计的防洪防潮标准,达到工程预期的效果。

设计潮位过程线新型计算方法在防洪排涝中的应用研究

外江(海)潮水位过程对河口滨海地区的防洪排涝影响较大,在该类规划设计中,需要确定承泄区合适的设计潮位过程。介绍了1种关于设计潮位过程线的计算方法,并在浙江省鳌江下游平原地区排涝规划得到应用。设计表明,该方法简洁高效,计算的设计潮位过程线有较好的实用性,达到预期效果,满足防洪排涝设计的要求。

基于Copula函数的瓯江设计潮位过程研究

在推求设计潮位过程中,同频率法因高潮位与潮差为独立分布的假定存在主观性和随意性。针对这一问题,以瓯江为研究对象,根据温州站1970—2018年的潮位,利用Copula函数构建年最高潮位和同期潮差的二元联合分布,分析不同频率高潮位和潮差的组合风险,构造给定频率设计高潮位下,条件最可能潮差模型,并首次利用遗传算法求解,然后按高潮位和条件最可能潮差组合双重控制求得设计潮位过程线。结果表明:瓯江高潮位与潮差不具备同频率的特性,低频率的高潮位与高频率的潮差遭遇概率更高;应用遗传算法求解的条件最可能模型是可行的。2~200 a重现期的设计高潮位下,条件最可能潮差为1.90~2.34 a一遇,基于该方法推求的设计潮位过程线较同频率法统计基础更强、更合理,用于防洪排涝工程设计计算安全裕度更大。

基于Copula函数推求设计潮位过程线

现行推求设计潮位过程线采用的同频率设计方法,未考虑到高潮位与潮差间的相关性及同时发生的概率。择优选用G-H Copula函数建立年最高潮位和年最大潮差的二维联合分布模型,对重现期进行计算与分析。以天津港塘沽站长期潮位资料为研究数据,经分析得到以下结果:在年最高潮位与年最大潮差相关性弱的感潮河段,较大重现期的高潮位和潮差同频率发生的概率很小;实测资料中年最高潮位与相应潮差的同现重现期主要受高潮位重现期的控制,且二者间存在良好的线性相关关系。提出了一种以高潮位为控制要素,结合同现重现期推求设计潮位过程线的方法,可应用于以考虑高潮位为主的防洪潮设计,而对以考虑潮流为主的设计潮位过程线推求则不适用。

上海市设计潮位及典型过程推求

以上海市为对象,在台风降雨与潮位组合概率分析的基础上,确定上海市设计典型潮位过程。根据典型台风期间暴雨与高潮位及遭遇特征分析,建立了年最大1 d台风降水和相应潮位的二元联合分布模型,从而得到两者在不同设计频率组合下的联合概率及同现重现期,进而确定上海市的设计典型潮位过程。结果表明:上海市内涝防治潮位设计标准定为2 a一遇至5 a一遇较合适;2005年"麦莎"台风期间的实测潮位过程可以作为与20 a一遇最大24 h面暴雨过程匹配的设计潮型,来确定上海市的防洪排水除涝标准。

应用风险概率分析方法计算设计潮位过程

针对目前设计潮位过程方法相对单一,且缺乏一定的理论验证,提出了一种风险概率计算设计潮位过程的方法。以深圳市赤湾站为例,运用此方法分析了赤湾站1964-2002年实测潮位资料,获得了赤湾站不同重现期(50年一遇、100年一遇、200年一遇)下的设计潮位过程,并对现行典型实测潮位过程同倍比放大方法设计的赤湾站潮位过程进行了论证,显示现行方法存在设计风险率不足的问题。研究表明:所提出的方法概念清晰、推导严谨,对海洋工程设计潮位过程的确定具有参考意义。

设计潮位计算中若干问题探讨

针对感潮河段潮位序列的不一致现象,提出了一种通过提取序列趋势项进行资料一致性修正的方法。针对低潮位系列容易呈“负偏态”分布的事实,介绍了负偏态潮位系列的频率计算方法,提出了一种融入更多潮位过程特征信息的设计潮位过程推求方法,以长江口天生港、徐六泾、外高桥潮位站为例,采用上述方法计算了典型站的设计潮位和设计潮位过程。研究表明,所提出的方法概念清楚、计算简便、适用性强,对类似潮汐河口设计潮位和设计潮位过程计算具有参考意义。

基于MATLAB图像处理的潮位数字化方法及应用

采用MATLAB图像数值分析和专业位图图像软件相结合的方法,对以图像形式保存的潮位过程进行处理和分析,提取其潮位数据。首先利用位图图像软件对图像进行前期处理,包括图像旋转扭正、增设像素点、色阶处理、点绘关键点及位图化;然后利用MATLAB读取处理后位图图像,通过程序判断关键点所在矩阵位置,通过潮位关键点、横纵坐标关键点对应的矩阵点位位置信息,进行计算分析从而确定潮位值,针对点线型图和连续曲线图提出了不同处理手段。将本方法应用到某潮位站潮位图像的数据提取中,与实测值对比表明,数字化值与实测值吻合度较好,平均误差小于1.0%。本方法可扩展应用于其它类似图件的数值化处理。

乘潮水位估计的逐时潮位统计法

针对海岸港口的乘潮水位计算问题,提出了逐时潮位法计算给定延时和保证率条件下的乘潮水位。该方法从潮位过程线上读取逐时潮位观测资料对应的持续时间,按潮位和延时分组进行二维统计,从统计结果中抽取所需计算延时的潮位序列,根据序列绘制累积频率曲线得到所需保证率的潮位值。该方法与规范法的计算结果相差不大,但在绘制累积频率曲线能减少约50%的计算量,将有效减少机时,提高工作效率。通过该方法计算得到了日照港年和季的乘高潮水位,计算结果表明船舶在乘潮进入日照港时,需特别考虑季节因素的影响。

长江口综合整治工程前后潮汐特征分析

利用改进的Godin潮汐调和分析及预报程序,对长江口北槽附近横沙和北槽中两验潮站的潮位资料进行调和分析,得到不同年份不同时段11个分潮的振幅H、迟角g、平均海平面值Z0以及各站的特征潮位.根据计算结果比较长江口综合整治工程前后横沙站和北槽中站各主要分潮(M2,S2,K1,O1)调和常数的变化,分析综合整治工程前后特征潮位的变化趋势;利用工程前的潮汐调和常数预报2002年、2003年和2006年横沙和北槽中两验潮站的潮位过程,对预报潮位过程和实测潮位过程进行比较.分析结果表明,两站主要分潮的调和常数、特征潮位以及潮位过程,在整治工程后特别是2003年和2006年发生了较明显的变化.

钱塘江风暴潮预报系统研制

基于C/S与B/S相结合的架构研制了钱塘江风暴潮预报系统,以二维天文潮、风暴潮耦合实时预报模型为核心,通过台风参数输入可迅速预报钱塘江河口台风暴潮的潮位过程、最高潮位及其潮位时刻等特征值。多次台风运行验证结果表明,该系统具有风暴潮预报、信息查询、方案比较等功能,且运行稳定、操作方便快捷、预报精度较高,可供借鉴。

基于Landsat遥感技术的丘陵—平原混合地区流域水文模型在秦淮河流域的应用

平原感潮河网区水流计算复杂,边界条件需考虑入江口潮位的影响,同时流域内闸坝调度工况对水流运动状态影响显著,是区域防洪调度中亟需解决的问题之一。以秦淮河流域为例,利用Landsat遥感技术提取了流域下垫面因素,建立了丘陵—平原产汇流模型,考虑了秦淮河入江口的潮位关系和流域内水库、闸门的调度情况,利用河网水动力学模型模拟计算了流域内各重要节点的水位过程。结果表明,本文模型对较大暴雨洪水年份1991、2003、2007年洪水的模拟能力较好,主要断面最高水位模拟误差均控制在0.15m以内。

乌牛新闸下游冲刷模型试验及经验公式适用性

针对乌牛新闸闸下冲刷问题,建立水闸物理模型并观测闸下冲刷坑的形成及发展过程,研究冲刷坑位置及深度随时间的变化规律,并将试验成果与两种常用的冲刷公式计算结果进行对比分析,探索了冲刷公式在平原地区淤泥土质中的适用性。结果表明:当下游潮位较低时,过闸水流在防冲槽末端形成跌流,水流翻滚剧烈,对下游河道冲刷明显;随着汇合口河道地形的长期冲刷,汇合口附近的水跃逐渐消失;随着时间加长,冲刷坑位置整体有所下移,冲刷深度从快速增大逐渐趋于稳定;在平原地区淤泥土质中,毛昶熙公式计算的闸下最大冲刷深度与试验成果较为一致,具有较好的适用性。