小流域暴雨山洪预报模型研究

摘要

洣水位于中国南方湿润地区，属于山区性河流，洪水陡涨陡落，在暴雨天气下易于发生山洪灾害，诱发形成灾害链，预报困难。该流域预报方案只收集相关雨情信息，缺乏对降雨形成洪水的机理研究，预报成果难以满足当前防洪形势和生产实践的需要。因此有必要从暴雨成因出发，探讨小流域洪水特征及其形成规律，以提出更高预报精度的洪水预报模型来较好地进行洪水的预替预报，为防洪抢险赢得时间。
　　本文以洙水流域沔水坑口水文站作为流域控制站，进行洪水预报模型研究，研究方法和计算结果如下：
　　(1)采用图解分析法和图解试算法两种方案求解推理模型中最大洪峰流量，实例验证表明，后者精度优于前者。
　　(2)采用试错法率定模型参数，取得了很好的效果。通过三种水文模型模拟出口断面流量过程，建立以洪峰流量误差最小为目标函数作为场次洪水模拟的参数优化模型，采用粒子群算法对模型参数进行优化，提高了计算精度和效率。
　　(3)利用推理公式、经验单位线和瞬时单位线模型对洙水流域坑口站的场次洪水进行模拟预报，模拟的结果表明：推理模型和经验单位线模型的模拟精度较高，并且前者的模拟效果要优于后者，而瞬时单位线模型的模拟精度相对较低。
　　模型检验表明，本文所建立洪水预报模型效果较好，能达到国家规定的洪水预报精度要求。从上述结论可知，洙水流域沔水坑口水文站的洪水预报方案可采用推理公式模型进行洪水模拟，洪水预报值作为最终的预报成果。

目录

文摘

英文文摘

符号说明

1 绪论

1.1 引言

1.1.1 问题的提出

1.1.2 选题的目的和意义

1.2 国内外研究现状及进展

1.2.1 国外进展

1.2.2 国内进展

1.3 研究方案

1.3.1 研究的主要内容

1.3.2 技术路线

1.3.3 创新点

1.4 预期目标

2 研究区概况

2.1 研究区选择

2.2 湖南省历史暴雨特性分析

2.3 湘江洣水流域概况

2.3.1 概述

2.3.2 流域概况

2.3.3 历史洪水

2.4 结论

3 模型综述

3.1 山洪灾害预报的推理模型

3.1.1 推理公式法的发展及其综述

3.1.2 推理公式法模型

3.1.3 各省市地区改进的推理公式介绍

3.1.4 最大流量公式的解法

3.1.5 实例分析

3.2 瞬时单位线法模型

3.2.1 基本公式

3.2.2 计算步骤

3.2.3 实例分析

3.3 地区经验公式法模型

3.4 结论

4 洣水流域沔水预报模型研究及参数分析

4.1 模型求解思路

4.1.1 模型暴雨计算

4.1.2 模型产流计算

4.1.3 模型汇流计算

4.2 模型参数确定

4.2.1 推理公式中参数的确定

4.2.2 瞬时单位线公式中参数的确定

4.2.3 参数初值确定

4.3 模型参数的率定

4.3.1 模型参数率定

4.3.2 参数率定的目标函数分析

4.4 优选参数算法

4.4.1 水文模型参数优选方法的研究现状

4.4.2 粒子群优化算法

4.4.3 粒子群算法优化模型参数的具体步骤

4.5 结论

5 模型模拟的结果及验证

5.1 选取洪水

5.2 推理模型在洙水流域沔水坑口站上应用

5.2.1 模型参数的率定

5.2.2 次洪模拟

5.3 瞬时单位线在洙水流域沔水坑口站上应用

5.4 经验单位线模型在洙水流域沔水坑口站上应用

5.5 三种模型的对比分析

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

攻读硕士学位期间参加的科研实践及发表的论文

Ⅰ 攻读硕士学位期间撰写的文章

Ⅱ 攻读硕士学位期间参与项目

致谢

参考文献

附录