应用新安江-海河模型研究下垫面变化对设计洪水的影响

为了探明流域产汇流参数变化特征及其演变机理,分析流域下垫面条件变化对设计洪水的影响.通过新安江海河模型研究卫河流域代表区下垫面变化情况,采用综合线性权重法对元村集站设计洪水资料系列进行一致性修正.结果表明:自由水蓄水容量、河网水流退水系数、地表填洼蓄水能力和地下水库出流初始水深这4个参数在1980年后都变大,可见代表区下垫面1980年前、后发生了明显的变化,导致流域内径流量大幅减少;合河—新村—五陵区间在1980年前15场洪水和1980年后32场洪水的预报径流深合格率都超过80%,达到乙等精度;元村集站最大5日洪量修正后比修正前平均减小27.1%;最大15日洪量修正后比修正前平均减小25.4%;最大30日洪量修正后比修正前平均减小23.0%.本研究可为水利工程的建设规模的确定提供科学依据,保障地区的防洪安全,满足人民生活和生产用水需求.

气象水文耦合的三峡水库入库水量预报研究

如何将水文气象紧密耦合，将未来5～7d多方案的降水预报结果转化为入库水量预报，对于三峡水库优化调度具有重要意义。利用长江上游6大分区2000～2006年所有洪水样本的日面降雨量资料和7个控制站点的日径流观测资料为分析样本，分析和评价了3种方案的适用性。结果表明：建立的场次降雨（P）＋前期雨量（Pa）至场洪径流深（尺）关系（方案1）尽管相关置信度很高，但预报精度较差。建立的单日Pa＋P至单日径流深（R）关系（方案2）相关关系可靠，但在逐日尺度上误差较大。通过单日Pa＋P至单日径流深（R）关系滚动计算（方案3）具有较高的精度。2007～2008年场次洪水资料的独立检验表明，第3种方案能够满足系统对产水量预报的要求。通过将气象水文水量预报系统内方案3与多方案的降水预报结果耦合，能够直接为预报员提供未来5～7d不同降水预报方案下的入库水号。该系统目前已经授入运行。

长江径流量特性及其重要意义的研究

长江的年平均径流量与径流深度分别为9.519 ×10^(11)m^3与526.4mm.其径流量有五个特性:(1)径流量居全国河流之首,占全国总径流量的35.1%,也是流入中国海径流量总量的55.2%.(2)径流量与降水量的关系密切,两者相关系数高达0.99.(3)年际流分配均匀;流量变化幅度在全国不同气候带的大河中属最小.(4)中游的年平均径流量与径流深度均居全流域的首位.但全流域径流分布较为均匀.(5)中下游干流的水面比降与洪水传播速度均大于上游.这些特性,对于长江的洪水成因与预报的研究和水利资源的开发与利用,均具有重要的意义.

低洼绿地对降低城市径流深度、径流系数的效果分析

城市径流深度、径流系数取值直接影响到城市防洪排涝安全和建设投入,针对低洼绿地不同下凹深度对降低城市径流深度、径流系数的效果进行了分析。分析结果显示:径流系数受降雨量影响,当采用较高排水标准时,应当适当提高径流系数的取值;绿地不下凹时,在降雨量大的情况下,径流深度和径流系数仍较大;绿化率35%深度为100 mm的低洼绿地,在1 h不同频率降雨条件下,可以将相同径流深度所对应的降雨频率提高1～2个标准级;在1h相同频率降雨条件下,可以将径流系数降低0.3～0.4左右,显著降低汇流比例,削减洪峰流量。因此,针对目前我国部分城市防洪排涝形势严峻的情况,为有效降低城区径流深度和径流系数,有必要大力推广设置低洼绿地,绿地设置平均深度为80～120 mm为宜。

大伙房水库汛期径流变化趋势及影响因素定量分离研究

基于大伙房水库1961—2004年汛期各月降雨径流资料,利用Mann-Kendall趋势检验法、Mann-Kendall突变检验法、Pettitt突变检验法和降雨—径流深双累积曲线方法,分析了大伙房水库汛期降雨、汛期径流深、最大月降雨和最大月径流深四类序列的趋势和跳跃特性,并利用累积量斜率变化率定量评价了降雨和人类活动对汛期径流深和最大月径流深的影响。结果表明:(1)流域汛期降雨和径流深下降趋势不显著,最大月降雨和最大月径流深上升趋势不显著;(2)汛期降雨、径流深、最大月降雨和最大月径流深突变不显著,降雨径流关系变异年份分别为1975、1985和1995年,1975年后流域汛期产流能力减弱;(3)大伙房水库汛期径流变化经历了4个阶段,人类活动是导致水库汛期径流深减少的主要原因,降雨变化是导致最大月径流深增加的主要原因。

基于元胞自动机的城市雨洪模型研究

为了对城市暴雨洪水进行快速响应,基于元胞自动机构建城市暴雨洪水模型,以期在发生暴雨事件时能够快速模拟洪水演进过程。设置符合城市复杂下垫面特征的产汇流规则,充分考虑各种产流因素以及特殊情况下的解决方案。以济南市主城区为研究区域进行案例分析,结果表明:元胞自动机对大区域洪水模拟除本身具有快速计算的优点外,也能得出可靠的结果,计算得到的淹没水深与实测数据大致吻合。与传统基于数学物理方程的模型相比,元胞自动机模型对数据需求较低,表现形式直观,能够很好的应用于城市洪涝演化模拟中。

基于城市内涝点的防洪排涝模式研究

通过分析洪涝灾害成灾特点,针对我国的《防洪标准》(GB 50201—94)和最新修订的《室外排水设计规范》(2014年修订版)等规范性文件存在的问题,提出对内涝点重点防洪排涝的理念。在此理念的基础上,建立了暴雨强度与内涝点淹没水深关系的模型。以太原理工大学迎西校区为试验区域,以太原市两次典型降雨过程为例,计算试验区域的产汇流量,并根据该区域出水口容积特性曲线,发现模型计算内涝点积水深度与当日实测积水深度相吻合,由此验证了模型的合理性,使由降雨量来推断城市淹没损失大小成为可能。

雨水口泄流计算对城市洪涝模拟结果影响研究

雨水口可将地表径流输送至排水管网,是城市洪涝治理中的关键因素。为充分掌握雨水口泄流机理,本文总结了泄流试验研究的主要成果,比较了不同泄流计算方法的优缺点及适用范围;通过编译生成SWMM动态链接库文件(DLL),构建了改进泄流计算的城市雨洪模型;以西安市沣西新城为研究对象,定量分析了不同泄流计算方法对汇水区内雨水口泄流量及洼地积水深度的影响。结果表明:典型汇水区内采用不同泄流计算方法模拟得到的泄流量占降雨总量的38%~48%;泄流公式中流量系数18%的差异会在洼地积水深度结果中放大至55%;研究区各汇水区内因雨水口泄流能力不足而导致的最大洼地积水深度在0.1~0.6 m之间。研究成果有助于深化对雨水口泄流过程的认识,为城市防洪减灾提供技术支持。

城区小流域设计洪水计算方法探讨

以松原市无名泄支河为例,根据《吉林省水文计算手册》计算小流域设计洪水。根据本流域特性,选用吉林模型法计算。通过设计暴雨、设计径流深的计算,计算出流域灌溉区和城镇区的设计洪峰流量,并同频率叠加,得出五种工况下的总洪峰流量,为后期水面线计算、河道断面及箱涵规模的论证提供技术支持。