FORECASTING OF A NONLINEAR CASCADE FOR WATERSHED RUNOFF

Forecasting of a nonlinear cascade was developed for modeling watershed runoff, and was tested by computing the direct runoff hydrograph for two rainfall- runoff events on a small watershed in China . The forecasting model was superior to Ding s variable unit hydrograph method and the method of limited differences for these two events.

小型水库预报预警系统研发与应用

针对小型水库洪水预报预警研究不足问题,以构建的分布式水文模型、缺资料地区参数移植技术,以及小型水库防洪预警方式与指标体系、预警方案编制等为支撑,利用Java语言、Vue技术、ElementUI组件、EChart组件、Spring Boot、JSON数据交互等技术,设计开发了一套基于B/S架构的标准化、通用型小型水库预报预警系统。介绍了系统的设计模式及功能结构,阐述了基础信息展示、洪水预报、防洪调度、洪水预警、数据管理、基础空间地理分析等主要系统模块的设计,以及系统开发关键技术。以在安徽省的应用为例,展示了系统具备的可靠性、灵活性与实用性。

基于VIC模型的三峡库区流域小时尺度实时洪水预报

VIC模型在流域面积大于3 000 km^(2)的大型流域日或月尺度洪水模拟中表现出良好的适用性,而在大型流域小时尺度实时洪水预报过程中的适用性尚未得到验证。以三峡库区大型流域为例,通过建立小时尺度VIC分布式洪水预报模型,构建三峡库区流域实时滚动洪水预报方案,将VIC分布式洪水预报模型实地化部署并应用于2022及2023年三峡库区实时洪水预报。结果表明:VIC模型应用于2014—2021年三峡库区各子流域历史洪水模拟,率定期和验证期的洪量、洪峰平均合格率均在80%以上,确定性系数均值在0.70以上,构建的VIC分布式洪水预报模型在三峡库区及其子流域洪水模拟中表现出良好的适用性;在2022及2023年三峡库区4场典型洪水的实时洪水预报中,径流深和洪峰的平均相对误差达到16.3%和5.0%,重点产流区产流量平均相对误差为7.8%,能够准确把握库区重点产流区的洪量及来水过程,因此VIC模型在大型流域小时尺度实时洪水预报中具有较大的应用潜力。

小型水库洪水预报模型研究及应用

针对缺资料地区小型水库入库洪水预报难的问题,构建了一种小型水库入库洪水预报模型,其产流模块采用SCS模型,汇流模块采用地貌瞬时单位线,模型参数基于高精度地形地貌数据确定,不依赖于实测流量资料进行模型参数率定,并在安徽省永堌水库进行了应用。采用1818号台风“温比亚”期间永堌水库强降雨洪水进行了验证分析,应用结果表明,构建的模型对该场次洪水过程两次洪峰模拟值与专家反推的入库洪峰较为一致,相对误差分别为3.2%和-11.8%,均在±20%以内,峰现时差均为0,径流深模拟相对误差为-19.2%,确定性系数为0.949,说明建立的小型水库入库洪水预报模型对本次降雨洪水模拟效果较好,对其他小型水库入库洪水预报具有较好的参考和借鉴意义。

入库口湿地干湿状态影响下的洪水模拟研究

水利工程的修建直接影响了流域水文响应过程,增加了流域洪水模拟的难度和不确定性。本文以新立城湿地为研究对象,建立特征指标体系将历史洪水按照湿地蓄水状态划分为湿地干旱、湿润状态下洪水,分析湿地干湿状态下入库洪水的水文特征,通过调整新安江水文模型参数以概化入库口湿地的影响,对入库洪水进行模拟。研究结果表明,采用前期雨量和洪水出现次数可较好地将湿地蓄水状态划分为干旱、湿润两种状态,考虑湿地干湿状态影响后新安江模型对湿地干旱、湿润状态下两类洪水的模拟效果均较好,洪水模拟精度可达甲级水平,能较为准确地模拟出入库口湿地干湿状态影响下流域入库洪水,可为同类其他流域水文建模提供思路。

基于梯度下降法的大房郢水库洪水预报模型参数率定及适用性研究

大房郢水库长期承担合肥市的防洪、供水任务,准确可靠地开展洪水预报对当地防汛抗旱工作具有重要意义。分别采用新安江模型和前期影响雨量(antecedent precipitation index,API)模型构建大房郢水库入库洪水预报模型,基于梯度下降法对模型参数进行优选,并以方案合格率作为评价指标,对2种模型在该水库的适用性进行分析。结果表明:新安江模型和API模型预报方案合格率均为90.7%,预报精度达到甲等;2种模型在不同预报项目中各有优势,对于洪峰和峰现时差,API模型预报效果更好,预报合格率分别为88.9%和100%,较新安江模型分别提高6.7%和5.9%;对于径流深,新安江模型预报效果更为理想,预报合格率可达94.4%,相对于API模型其提升幅度约13.3%。此外,API模型更适用于单式洪水预报,而新安江模型则更适用于复式洪水预报。研究成果可为提升大房郢水库入库洪水预报精度提供理论依据。

湖泊型水库环库实时洪水预报方法研究

湖泊型水库的修建,改变了水库坝址控制流域的下垫面和河流水系结构,进而影响流域产汇流机制。针对湖泊型水库环库周边流域产汇流特点,构建了包含库面不透水产流区、环库破碎产流区的组合洪水预报模型,提出了不同分区的产汇流计算方法。以响洪甸水库为例,进行洪水模拟效果的对比分析,结果表明:组合洪水预报模型的精度显著高于整体新安江模型,确定性系数提升0.1,洪量相对误差降低5.3%,洪峰相对误差降低2.8%;组合预报模型的不透水面积,产流和汇流等相关模型参数,更为符合碎片化小流域产汇流的特性,并能较好地反映入库洪水的组成;水库水面的直接产流占有较大比重,是地表、壤中、地下径流之外的第4种径流组分。此方法可为湖泊型水库流域的实时洪水预报提供模型支撑,具备较好的应用前景。

李家岩水库施工期洪水预报方案编制

针对李家岩水库施工期洪水预报方案编制的技术路线和相关成果进行总结。根据李家岩水情测报系统站网选取预报依据站,结合流域地形及水系进行分块和划分计算单元,选择三水源新安江水文模型进行模型参数率定,对铁索站10场次洪水的模拟结果进行统计分析,并初步确定预报方案精度等级达到乙等。开发实时洪水预报功能进行方案验证分析并提出相关应用改进建议。由于收集的历史洪水资料年限及数量均没有达到规范要求,且存在雨量站资料缺失、水文控制站流量精度难以校核、流域未建代表性蒸发站等问题,会在一定程度上影响模型参数率定及其预报精度。期望该预报方案在实际应用中通过进一步积累洪水资料,能进行定期修订并达到较好成效。

三峡水库已有洪水预报信息的不确定性分析

本研究主要分析2020-2022三峡水库现有场次入库洪水预报结果(来源于三峡梯调预报)和实测入库流量数据,从全年流量整体预报情况与场次洪水预报情况等多方面研究现有三峡入库洪水的预报精度及预报误差分布规律,为三峡水库的防洪调度提供参考指导。

山西省汾河水库防洪调度优化模型在天气预报洪水中的应用

针对气象预报的汾河水库入库洪水过程,对汾河水库开展防洪调度优化设计,有利于延长汾河水库防洪预案实施时间,有效减轻防洪压力。采用汾河水库防洪调度优化模型,将蓝色、黄色、橙色、红色预警级暴雨导致的汾河水库入库洪水过程进行了防洪调度优化,与原调度结果相比较,调度优化方案分别将区域蓝色、黄色、橙色和红色预警级暴雨导致的汾河水库入库洪水的下泄流量峰值分别削减了170.0 m~3/s、50.0 m~3/s、50.0 m~3/s和155.8 m~3/s,当遭遇红色预警暴雨导致的入库洪水时,汾河水库大坝安全风险由原调度方案的一级风险降低至二级。汾河水库防洪调度优化方案可有效减缓天气预报洪水情形下水库及下游的防洪压力。

基于极大熵法的三峡水库洪水预报误差分布规律

深入研究洪水预报误差的分布规律具有很大的实用价值,可为水库调度决策的拟定提供辅助参考。通常的研究方法为正态分布法与对数正态分布法,但这类研究方法受人为主观性的影响较大。使用三峡水库2020-2022年入库洪水数据将洪水分为4个量级,建立三峡水库洪水洪量预报误差分布的极大熵模型,得出不同预见期下4个量级的洪水洪量预报相对误差的分布规律,结果表明:采用极大熵模型可以定量地获得三峡水库的洪水预报误差分布规律,具有较强的适用性且可进一步推广使用。

垂向混合产流模型在三峡水库洪水预报中的应用

选取寸滩武隆至三峡大坝之间的流域为研究对象,构建三峡水库垂向混合产流入库洪水预报模型,模拟研究区域内近几年汛期的降雨径流,从日模和次洪模拟效果分别进行分析,并与新安江模型模拟效果进行对比。结果表明:垂向混合产流模型和新安江模型模拟精度均较高,年径流深、年最大洪峰、年最大3d洪量、年最大7d洪量、场次洪水洪峰、径流深及确定性系数均满足许可误差要求,模拟场次洪水的合格率均达到100%,且垂向混合产流模型模拟精度略高于新安江模型。因此,建立的垂向混合产流模型对洪峰、洪量、过程均模拟较为准确,可为三峡水库入库洪水预报提供重要参考依据。

发挥水文预报在防洪减灾中的作用探索

水文预报是利用已知的水文要素做出科学预测并发布预报的技术,应用于国民经济、企业生产和水库调度等领域。水库利用防洪库容拦蓄洪水,削减进入下游河道的洪峰流量,库存水量发电,达到兴利除害的目的。利用水文预报的成果开展水库调度、防洪减灾的效果显著。现结合生产实际情况,充分说明水文预报在防洪减灾方面的作用。

水库洪水预报-调度-演进一体化模型研究及应用

我国东南沿海地区受梅汛和台风暴雨影响,洪水灾害频发。水库作为重要的防洪工程措施,精准预报、有效调度对于防御洪水及降低洪水风险具有重要意义。针对东南沿海地区水库下游防洪风险问题,以温州市泽雅水库为研究对象,采用三水源新安江模型、马斯京根河道演算、水库调度模型、一/二维水动力串联耦合模型,构建水库预报-调度-演进一体化模型。建成的一体化模型集成接入泽雅智慧水库平台,推动水库防洪业务数字化转型。历史洪水模拟结果表明:泽雅水库洪水预报、防洪调度及下游洪水演进模型能够满足水库保护下游城镇安全的要求,有助于提高水库洪水预报调度科学化、数字化、精细化水平。

基于气象水文耦合的水库实时洪水预报方法

以水库实时洪水预报为研究对象,针对中小流域预见期短,流域天然预见期难以满足水利工程生产要求的问题,研究水库实时洪水预报方法,构建基于气象水文耦合的水库实时洪水预报模型。首先,采用短时临近外推技术及STMAS-WAF中尺度天气模式,建立24 h降水预报模型;然后将气象预报成果耦合至水文预报,实现气象水文的时空尺度匹配;最后建立基于来水预报成果反馈的降水预报修正方法,根据前期规律滚动修正未来24 h降水预报成果,将修正后的降水预报输入水文模型,实时预测水库来水,使水文模型从源头上实现准确输入,实现高精度长预见期的水库实时洪水预报,解决了传统水文模型预见期不足的问题。以新安江水库为例开展了模型的实例研究,编制新安江水库气象水文耦合预报方案,进行水库实时洪水预报,并探讨不同降雨输入形式对预报精度的影响,研究结果表明:基于气象水文耦合的水库实时洪水预报方法考虑了气象水文的双向反馈,将新安江水库实时洪水预报预见期从6 h左右提升至18 h,确保18 h预见期内预报精度在80%以上。与不考虑降水预报及使用未修正降水预报的2种传统方法的有效预见期相比,新方法的有效预见期分别提升了200%和29%,有效延长了水库实时洪水预报预见期,提高了洪水预报服务能力,给水库实时洪水预报提供了一种行之有效的方法。

基于数据与机理驱动的密云水库洪水预报技术研究及应用

密云水库作为北京市重要的防洪控制工程、地表饮用水水源地和水资源战略储备基地,其安全运行对首都防洪安全、供水安全和生态安全至关重要。近年,在“自然-人工”二元因素的作用及影响下,流域的产汇流特征发生了很大变化,高水位运行对水库洪水预报精度提出了更高要求,原有的洪水预报模型系统已经不能满足需求。在原洪水预报模型系统的基础上,以密云水库上游流域作为研究对象,系统研究了高强度人类活动影响的水文模拟技术、水文模型参数高效率定技术、基于数据驱动的洪水预报技术、基于贝叶斯平均的多模型集合预报技术,并对其进行应用。结果表明:机理驱动模型在洪峰预测上精度更高,但呈现低谷且峰现时间滞后特点;数据驱动模型的峰现时间预测更准,洪峰预报精度整体上不如机理驱动模型;集成两类模型的贝叶斯平均贴近实际过程,预报精度大幅度提高。

面向防洪“四预”的闽江水口洪水预报调度系统建设与应用

为提升闽江水口流域防洪调度水平,建设闽江水口洪水预报调度系统。系统利用开放式的设计理念,采用B/S系统结构开发,融合多源降雨数据,集洪水预报与防洪调度为一体,提升洪水预报精细化水平和水工程联合调度能力。采用多源降雨信息融合技术,集成洪水预报模型库,构建流域洪水预报方案,开发流域智能化运行平台,实现流域多源降雨信息共享应用、洪水滚动预报、智能调度,延长洪水预报预见期,提高预报精度。系统已应用于闽江水口电厂,可提高水电站洪水防御能力和水能利用效益。

密云水库“23·7”暴雨洪水复盘分析

2023年7月29日至8月3日,密云水库流域白河发生了历史第四大洪水。本文依据实测降雨、流量数据,分析“23·7”暴雨洪水成因、过程、特性,与历史洪水进行对比分析,同时利用洪水预报模型EasyDHM对数值预报降雨量、实测降雨量及“23·7”暴雨移植降雨量开展复盘分析,结果显示,此次暴雨降雨落区不均匀,雨强大,历时长,有明显的暴雨中心,远超历史其他场次降雨;暴雨洪水主要来自白河流域,受人类活动的影响,流域径流系数呈递减趋势,预报模型总体上能够适用于密云水库流域。还总结了应急响应及水库减灾效益。研究成果可为密云水库流域洪水预报和防洪调度提供参考。

基于流溪河模型的水库洪水预报方案

中国是世界上洪水灾害发生最频繁的国家之一。建立准确可靠的洪水预报程序是应对洪涝灾害的关键。中国南方的某水库流域属于亚热带季风气候,春季雨水较多,夏季暴雨集中,秋季有台风。坝址洪水多为中小型洪水,具有典型的山洪上升陡、下降缓的特点。为了探索流溪河模型在某水库洪水预测中的适用性,基于DEM、土地利用和土壤类型数据,建立了水库流溪河预测模型,并选取1个典型的洪水事件,利用粒子群优化算法对参数进行优化,并通过模拟其他洪水验证了模型的准确性。

基于多目标模糊优选模型的防洪预报调度规则决策树制定与效果分析——以大亚湾区鱿鱼湾水库为例

以鱿鱼湾水库为研究对象,基于多目标模糊优选模型和决策树方法,探讨了防洪预报调度规则的制定和效果分析,通过收集整理鱿鱼湾水库的水文数据,分析水库调洪演算基本原则,研究多目标模糊优选模型理论和方法,制定水库防洪预报调度规则决策树,并对洪水调度的准确性和适用性进行分析。研究结果表明,基于多目标模糊优选模型的防洪预报调度规则决策树可以有效提高水库的防洪能力和评估模型的决策效果,可为类似研究提供借鉴参考。