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[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
杜献梅 赵克玉 冯民权
【目的】提高一维洪水演进模型的计算精度,以更准确地模拟洪水的传播过程。【方法】根据山西省沁河复式河道的特点,利用Preissmann四点偏心隐式差分格式对圣维南方程组进行离散,建立了改进的洪水演进一维数值模型。根据Arcmap提取的沁河横断面资料,利用沁河张峰水文站至润城水文站1975-1977,1988,1993和1996年的实测洪水过程对模型的计算结果进行验证。【结果】历史洪水洪峰流量的计算值与实测值的相对误差在10%以内;张峰水文站最大相差水位为0.74m,润城水文站最大相差水位为0.42m,洪峰传播时间的最大差值为1.57h;计算的水位和流量过程与实测结果吻合较好,可以利用改进的洪水演...
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
张广涛 白燕英
洪泛区洪水演进数值模拟是风险分析与居民防洪避险等非工程措施的重要依据。从洪泛区模拟的必要性、二维洪水演进的数学模型、对数学模型求解的数值计算方法、离散计算域采用的网格、洪水模拟程序设计、模型的率定和验证等方面对洪水演进数值模拟进行了论述。
关键词：
二维洪水 洪水演进 数值模拟
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
冯民权 杨志
【目的】建立适合黑河下游地区的溃坝洪水演进的二维数学模型,为该水库的安全运行和调洪决策提供参考。【方法】根据天然河道复杂而不规则的地形特点,以及溃坝洪水的传播和运动特性,建立适合黑河下游地区高程跨度很大的溃坝洪水演进的二维数学模型;利用非结构化三角形网格,采用单元中心的有限体积法求解控制溃坝水流运动的二维方程;应用所建模型,对黑河金盆水库10 000年一遇入库洪水漫顶所致溃坝洪水(即工况1)进行数值模拟,分析不同时刻的水深分布图、流速矢量图以及淹没范围的变化过程;在此基础上,探讨100年一遇入库洪水延时遭遇10 000年一遇入库洪水工况(即工况2)下溃坝洪水的演进变化过程,分析该工况下淹没水深...
关键词：
溃坝洪水 二维模型 洪水演进 黑河
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
许有鹏 于瑞宏 马宗伟
长江中下游地区洪水灾害的发生是自然地理条件及人类活动共同作用的结果。流域水系构造和地理特征决定了其洪水多发性,气候变化和土地利用/地表覆盖变化导致该地区水循环过程发生较大改变,而大量水库、堤防的建设以及城市化的发展使得洪水过程发生显著变化,因此在各种因素的综合作用下,长江中下游地区近年来洪水灾害频繁发生。综述了气候变化对长江中下游降水的影响,探讨了长江中下游水系特征与洪水灾害的关系,分析了人类活动对洪水灾害的影响规律,在此基础上,开展了气候和下垫面特征变化条件下的暴雨洪水模拟研究,以长江下游太湖东苕溪流域的南苕溪为研究区,进行了流域降雨径流过程的动态模拟验证和特征分析,并取得了较满意的成果,从...
[期刊] 地理科学进展
[作者]
张永勇 陈秋潭
洪水过程相似性挖掘对流域雨洪资源利用、水库防洪调度以及河流生态修复等具有重要的现实意义。论文以淮河中上游流域16个水文站2006—2015年125场洪水过程数据为基础,采用洪水量、时间、变化率和形态等特征指标对完整洪水过程进行了全面刻画,以主成分分析和层次聚类等多元统计分析手段辨识了流域内代表性洪水类型,揭示了各洪水类型的时空分布特征。结果表明:①淮河中上游流域主要有5类代表性洪水类型,分别为长历时且变化剧烈型、多峰长历时型、尖瘦短历时型、矮胖型以及常规型。②从时间分布来看,2006—2015年间洪水类型数量呈现减少趋势,常规型洪水的比例逐渐增大;丰水年份(如2007年)、平水年份(如2006年)的洪水类型较多,而枯水年份(2011—2013年)洪水类型较少,以常规型和矮胖型洪水出现频率居多。③从空间分布来看,源头站点的洪水类型较多,中下游站点的洪水类型比较单一,主要从尖瘦型洪水过程逐渐转变为矮胖型,这与流域内水源涵养能力、工程调蓄能力以及降水多样性等有较大的关系。研究可为流域洪水信息挖掘和特征分析等提供参考借鉴,也可为淮河流域洪水的演变特征分析、水库防洪调控和雨洪资源利用等提供决策依据。
关键词：
洪水特征 多元统计分析 淮河流域
[期刊] 地理科学进展
[作者]
张帆 张永勇 陈俊旭 翟晓燕 胡庆芳
洪水过程的特征指标不仅包括洪水量级，还包括时间、形态、动力学等指标。现有模型和方法重点关注洪水量级指标的模拟，对其他指标的模拟仍有待深入。如何实现对洪水过程所有特征指标的模拟已成为目前洪水预报的技术瓶颈。论文采用4种机器学习模型(多元线性回归、多层感知器、随机森林和支持向量机)对淮河上游长台关流域59场降雨—洪水场次7个特征指标(洪水总量、洪峰流量、洪水历时、洪峰时间偏度、高流量历时占比、涨洪和落洪速率)进行模拟，评估不同模型对不同洪水类型和特征指标的模拟效果。结果显示：(1)长台关流域洪水过程可分为3类，第1类洪量中等、历时长且洪峰出现时间偏前(16场)；第2类洪量低、形态矮胖且洪峰出现时间靠后(34场)；第3类洪量大、涨落水迅速、形态尖瘦(9场)。(2)时间指标模拟效果最优，动力学指标模拟效果最差。多元线性回归和随机森林模拟效果随所有特征指标数值的增加而增强；支持向量机的模拟效果随着洪水历时指标数值的增加而降低，随着其余特征指标数值的增加而增强；多层感知器模拟效果随着洪水总量、洪峰流量、高流量历时占比和涨洪速率等指标值的增加而增强。(3)从各类型洪水特征模拟精度来看，4种模型对第3类洪水特征模拟均为最佳，第2类最差；随机森林在第1类和第3类洪水特征模拟中效果最优，支持向量机对第2类洪水特征模拟效果最优。(4)从综合模拟精度来看，支持向量机效果最优，然后依次为随机森林、多层感知器和多元线性回归。上述4种模型率定和验证期相对误差分别为23%和98%、21%和109%、37%和75%、41%和102%。研究可为流域洪水过程深度挖掘和防洪措施制定提供参考和借鉴。
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
武周虎 张娜
运用计算水力学的基本理论,采用二维水流数学模型进行河流泄洪能力的数值模拟,借助于SMS地表水软件,分别模拟了河流在不同湿地面积、湿地宽度及不同植物糙率条件下,河流洪水位的抬升情况。结果表明,不同湿地宽度对泄洪水位的影响,最终归结为主槽宽度的变化对泄洪水位的影响。主槽宽度相对于湿地面积及植物糙率,对洪水位的抬升影响较大,且主槽宽度越小,水位涨幅越大。对于在河流中如何布置和种植人工湿地及湿地植物的选取具有一定的指导作用。
关键词：
河流 人工湿地 洪水位 数值模拟
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
刘义花 鲁延荣 周强 朱西德
采用德国Gemo公司研发的Floodarea水文动力模型,基于气象和灾情资料,模拟强降水导致的山洪情景下逐小时淹没预警点的动态结果,通过淹没深度与累积雨量的拟合,有效的划分了羊智沟山洪灾害不同淹没深度下的临界雨量阈值。结果表明:1)羊智沟流域降水量呈略递减趋势,变化率为-0.02mm/年,年平均气温呈现上升趋势,变化率约为0.032℃/年。2)逐小时淹没深度与6h累积面雨量拟合关系较好,通过0.001的显著性水平检验。3)通过淹没深度和累计雨量的有效拟合,划分了羊智沟洪水临界雨量阈值,为羊智沟洪水灾害预警提供科学依据。
关键词：
洪水 模拟 floodarea
[期刊] 自然资源学报
[作者]
黄粤 陈曦 钱静 王伟胜 包安明
随着人类活动对塔里木河流域水-生态环境的干扰范围不断扩大,闸、堰及堤防等水利工程在流域水资源管理与调控中的作用也日益增强。生态放水是塔里木河特有的一种水资源调配和生态恢复手段,其运行机制需要以生态控制区域水资源运移及空间分布为依据。论文选取塔里木河中游灿木里克生态闸为研究区,利用区域气象、水文及高分辨率地形数据,实现了生态洪水漫溢过程的分布式水文模拟,并通过统计回归分析得到淹没时间与淹没面积、生态放水量与淹没面积之间的定量关系。结果表明,将GIS与现代水文学相结合,建立塔里木河干流小尺度分布式水文模型,模拟生态闸的洪水漫溢过程是可行的;模拟结果与实测淹没范围在空间分布和面积上都实现了较好的拟合...
[期刊] 资源科学
[作者]
胡贵明 黄春长 周亚利 庞奖励 查小春 郭永强 赵雪如
依黄河上游靖远-景泰峡谷段金坪村和营坪村两地点发现的典型全新世古洪水滞流沉积地层,将其命名为JPC和YPC剖面,系统观测该河段水文参数,采取Arc GIS耦合HEC-RAS模型技术路线,推算出其洪峰流量介于(15 110~17 740)m3/s。河槽糙率灵敏度检验表明,给定糙率±25%变幅,模型模拟得到的洪峰流量误差在-10.6%~5.5%之间。采用该模型和相同水文参数,根据该河段2012年大洪水洪痕高程,恢复推算其洪峰流量,其结果与实测数据误差仅为2.7%,可知采用Arc GIS耦合HEC-RAS模型模拟恢复古洪水洪峰水位和洪峰流量结果是可靠的。通过OSL技术测年和地层对比方法,确定该期古洪...
[期刊] 自然资源学报
[作者]
戴声佩 张勃
由于传统的土地利用空间统计分析问题中存在固有的空间自相关效应,进而影响到不同土地利用类型空间分布概率模拟的精度。研究在CLUE-S模型中传统的二值Logistics回归的基础之上引入了空间自相关因子形成Autologistic回归模型,并将其用于区域土地利用情景模拟。结果表明:(1)考虑了土地利用类型空间自相关性的Autologistic回归模型在模拟土地利用空间格局时能更好地反映真实土地利用分布格局。耕地、林地、草地、水域及未利用地的空间格局拟合优度ROC值分别从0.914、0.820、0.697、0.635和0.798提高到0.924、0.892、0.766、0.716和0.835;(2)...
[期刊] 自然资源学报
[作者]
刘锦 李慧 方韬 孙青言
针对近期强人类活动对区域水循环的影响,以淮河中游北岸典型区为研究对象,利用分布式水文模型研究该地区的"四水"(大气水、地表水、土壤水和地下水)转化定量关系。结果表明,研究区水循环受人类活动影响剧烈,产生了明显的自然-社会二元性特征,对"四水"间的相互转化产生重要影响;2003—2010年研究区地表水、土壤水和地下水存在正向补给趋势,增加了当地水资源可利用量;研究时段内研究区需要来自区域外的水汽补给来支持年均39.77×108m3的降水量。最后在定量分析的基础上给出了当地水资源管理与合理利用的若干建议。区域"四水"转化关系研究可为当地的水资源评价、规划和管理提供基础性的技术支持。
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
姜加虎 黄群
应用数值模拟技术,通过建立洞庭湖与长江耦合的水动力学数值模型,并利用长江沿江的宜昌、枝江、沙市、监利、螺山和洞庭湖区沿湖的南咀、小河咀、沅江、鹿角、岳阳和城陵矶等水文测站的水文资料,开展洞庭湖区湿地恢复的洪水效应模拟计算,选用1998年6月15日~8月31日洪水资料作为模型计算依据。通过模拟计算,对1952年以来洞庭湖淤积、围垦对江湖洪水的影响进行了定量评估。结果显示,1952~1998年的47年间,洞庭湖湖泊湿地围垦对江湖洪水位升高影响的相对量是湖泊淤积对江湖洪水位升高影响值的2~10倍。
关键词：
洞庭湖 洪水 淤积围垦
[期刊] 资源科学
[作者]
姜鲁光 封志明 于秀波 甄霖 黄河清
1998年以来退田还湖工程的实施,对鄱阳湖区洪水调蓄功能具有明显影响。本文利用高精度数字地形模型和防洪圩堤数据,基于GIS空间分析和水文模拟,对鄱阳湖区现状(2005年)和未来不同洪水情景下的洪水调蓄能力进行了模拟分析,分别计算了相应的蓄洪面积和容积。研究表明,2005年鄱阳湖洪水位曾一度超过双退圩堤进洪水位(18.50m),双退圩堤进洪后,湖泊面积实际扩大2385hm2,相应增加6907×104m3湖泊容积。为了研究退田还湖后鄱阳湖区未来洪水调蓄功能的可能变化,本文设置了20.50m、21.68m、22.59m三种洪水水位情景,分别对应万亩(666.67hm2)以下单退圩堤蓄洪、万亩以上单退...
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
王兆夺 黄春长 李晓刚 周亚利 庞奖励 查小春
通过详细的野外调查,在淮河上游的毛集河口发现了夹有一套淮河古洪水滞流沉积物层的黄土-古土壤剖面。对剖面进行详细观察、分层和取样,并对样品做粒度和化学元素分析,通过OSL测年进行控制点断代,进一步对该流域洪水事件与全球厄尔尼诺现象进行对比。结果认为:自8500a以来,在淮干上游至少发生了6次特大洪水,与厄尔尼诺现象有明显的响应关系。通过对沉积物不同粒级的组分含量对比,认为SWD在粗粒级范围为优势组分,而黄土古土壤在细粒级范围为优势组分,据此可以有效地对古洪水沉积物层加以识别。地球化学分析表明,剖面不同沉积单元上化学元素呈现出鲜明差异,表现为在SWD中SiO_2和Th明显贫化,Fe_2O_3、CaO、MgO、P、V、Sr、Nb富集,Al_2O_3、Na_2O、K_2O、Cr、Zn、Rb在剖面各地层单元中没有表现出明显的区别,通过地球化学元素的富集或贫化特征亦可以很好地识别古洪水滞流沉积物层。通过对古洪水沉积物的识别得到了全新世以来淮河上游特大洪水信息,也一定程度上能够从沉积学角度佐证在该流域特大洪水的发生与全球厄尔尼诺现象密切相关。
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