新安江模型、TOPMODEL和萨克拉门托模型的应用比较

通过ArcView软件对英那河流域进行了流域信息的提取．并利用VB编程提取出该流域的地形指数与河网等流时线,使之成为TOPMODEL的客观参数。为了客观表示流域的初始状态,还建立了初始土壤缺水量与地形指数之间的关系式：并选用TOPMODEL、萨克托门托模型和新安江模型对英那河上史家堡流域和英那河水库流域的产汇流规律及洪水预报进行了应用研究,对三个模型在研究区域应用的结果进行了比较分析。     

TOPMODEL和新安江模型的应用比较

通过ArcView软件对淮河息县以上流域进行了流域信息的提取,并利用VB编程提取出该流域的地形指数与河网等流时线,使之成为TOPMODEL模型的客观物理参数。为了客观表示流域的初始状态,还建立了初始土壤缺水量与地形指数之间的关系式。最后将TOPMODEL模型和新安江模型分别应用于该流域的洪水模拟中,并在径流深相对误差、洪峰相对误差、确定性系数等方面进行了比较和分析。     

新安江模型在嫩江流域洪水预报中应用

根据嫩江流域的地形和降雨特点,选用新安江降雨模型来建模,预报时段长达6h.文章详细介绍了建模的具体过程,模型结构、参数、以及参数的虑定等.通过新安江对嫩江流域洪水预报方案的编制,可以看出预报方案精度受多因素影响,但最基本的还是雨量资料.以河道汇流为主且区间雨量测站密度相对较大的预报站点,预报方案合格率相对较高.同时,通...     

改进的HBV模型与新安江模型在武江流域洪水预报中的应用比较

采用改进的HBV模型和新安江模型进行中小流域洪水预报研究,并对两种模型的模拟结果进行比较。结果表明,两种模型的模拟精度均较高,预报精度达到乙级以上,新安江模型的模拟精度略优,而改进的HBV模型的参数变化范围小,易于识别,异参同效作用小,模型运算速度快。两种模型均能适用于广东省中小流域洪水预报。     

新安江NAM和TOPMODEL模型在安阳河流域比较应用研究

海河流域作为我国的政治文化中心,流域内人口密度大,水循环过程受到强烈的人为干扰,导致流域的水文水资源特征改变。因此,为了探讨海河流域河流的产流机制,本研究以安阳河流域为例,分别采用新安江模型、NAM模型和TOPMODEL模型进行日径流过程模拟和次洪模拟计算,结果表明在海河流域三个模型模拟效果均良好。三种水文模型模拟的结果为:在日径流模拟方面,NAM模型与新安江和TOPMODEL模型相比,在率定期其确定性系数较其它模型相对较高,在验证期其率定系数也相对较高,且径流深相对误差较小;在次洪模拟方面,NAM模型与新安江和TOPMODEL模型相比,2场洪水的确定性系数有所提高;2场洪水的径流深相对误差都较小;2场洪水的洪峰相对误差较小,峰现时差有了明显的提高。因此,NAM模型在安阳河流域的应用效果最佳。     

东湾流域BTOPMC模型和新安江模型的应用比较

对BTOPMC模型的原理、结构以及参数进行了详细介绍,利用东湾流域DEM资料、土地覆盖资料、土壤组成资料、NDVI数据、月平均气候资料及1982—2000年的实测水文资料,对BTOPMC模型与新安江模型的模拟性能进行了比较研究。结果表明,新安江模型整体的模拟精度较BTOPMC模型的模拟精度要高。     

萨克拉门托模型的改进应用

依据敦化水文站以上流域具有北方湿润半湿润水文特性，将改进的萨克拉门托流域水文模型在该流域的应用进行了分析研究，通过多年资料的参数分析及论证，对于模型多年连续演算是可行的，因而这种模型是有效的。     

新安江模型在瓦塘江流域短期洪水预报中应用

为满足泵站科学调度运行的要求和对库区瓦塘江泵站防汛淹没损失的考核,贵港航运枢纽分公司以集团公司水调自动化系统数据库为基础数据来源,以新安江模型建立了瓦塘江流域短期洪水预报系统。通过对瓦塘江流域洪水预报进行实例检验,及对模拟结果的评价指标进行分析,研究结果表明该系统能取到较高精度,为瓦塘江泵站的48 h实时调度提供科学依据。     

新安江模型参数线性化率定研究

包为民教授提出了非线性函数参数的线性化率定方法,解决了以误差平方和为目标函数求解非线性函数参数增加不相关的局部优值问题。为此,研究将参数线性化率定方法应用于新安江模型,并通过理想流域和实际流域验证了该方法的合理性和高效性。选取湖北乌溪沟流域43场洪水对次洪8个敏感参数同时进行线性化率定,各参数取不同的初始值均可以较快地收敛到稳定的最优值。31场洪水参与模拟,全部合格;12场洪水参与检验,全部合格。次洪模拟的合格率达到100%,确定性系数为0.923,预报等级为甲级。     

新安江模型在梁子湖入湖洪水计算中的应用

湖泊的入湖洪水计算是湖泊开发、管理与保护的基础性工作。应用三水源新安江模型原理建立了梁子湖入湖洪水计算模型,取得了较好的模拟、计算效果。研究实践表明,将遗传算法与Rosenbrock方法相结合所构建的混合遗传算法,能够以较快的速度收敛于新安江模型参数的全局最优解。计算结果表明,同一频率下,梁子湖设计洪水以2005年型最不利。研究成果为梁子湖开发利用与保护工作奠定了基础,也为其他湖泊入湖洪水的计算提供了借鉴。     

Application of TOPMODEL in Buliu River Basin and comparison with Xin'anjiang model

Along with the rapid development of computer and GIS technology, hydrological models have progressed from lumped to distributed models. TOPMODEL, a bridge between lumped and distributed models, is a semi-distributed model in which the predominant factors determining the formation of runoff are derived from the topography of the basin. A test application of TOPMODEL in the Buliu River Basin is presented. For the sake of comprehensively evaluating the TOPMODEL, the Xin’anjiang model, a classic lumped hydrological model, was also applied in the basin. The structural differences and the simulation results of the two models are compared and analyzed.     

TOPMODEL 水文模型理论及其应用

概述以地形为基础的水文模型(TOPMODEL)的基本原理及模型结构,绘制了单元流域计算流程图.选择干旱和湿润气候过渡地带的潮河流域为研究对象,研究TOPMODEL径流模拟问题,同时研究不同分辨率DEM对地形指数计算的影响及对流量模拟的影响,以此推动TOPMODEL的发展,为变化环境下水文循环模拟的研制开拓一些思路.     

基于子流域的TOPMODEL模拟研究

 TOPMODEL是根据水文相似性——地形指数相同的栅格划分为同一产流单元进行产流计算,但是其不能考虑降雨和地形指数统计分布曲线等流域地形地貌信息的空间不均匀性。通过对流域DEM处理,建立了基于水系子流域的TOPMODEL。该模型考虑了降雨、地形指数分布曲线等空间不均匀性。将基于子流域的TOPMODEL和TOPMODEL应用在九州流域,并进行模拟比较,发现基于子流域的TOPMODEL更能反映流域的实际情况,模拟的结果更加合理。可以预测不同子流域降雨组合下的流域出口的流量过程。     

DEM分辨率对TOPMODEL模拟精度影响研究

选取韩江流域梅河水系宁江河上游合水水库部分为研究区,采用多流向法对研究区内多分辨率的DEM数据提取地形指数以进行降雨-径流模拟,研究TOPMODEL在湿润地区小流域中应用的可行性,及DEM分辨率变化对TOPMODEL降雨-径流模拟精度的影响。     

基于Sobol法的TOPMODEL模型全局敏感性分析

Sobol法是最具代表性的全局敏感性分析方法。应用Sobol全局敏感性分析方法分析TOPMODEL模型的参数对Nash-Sutcliffe效率系数、总水量平衡误差系数、低水流量误差系数和高水流量误差系数4个目标函数的敏感性。通过对白盆珠水库、流溪河水库的分析结果表明,较敏感的参数有M、lnT0、Sr0和Rv,Sobol方法给出的定量敏感度能衡量敏感性表现的差异,并反映出了模型"异参同效"的现象。     

TOPMODEL模型中地形指数计算方法的研究进展

半分布式流域水文模型（TOPMODEL）是以计算地形指数ln（a/tanβ）及其分布为基础的.目前常用的计算地形指数的方法为多流向法,在现行的多流向法的计算中,当网格单元没有入流（即计算单元网格比周围单元地势高）时,公式中出现分母为零的情况,这给通过格网DEM自动计算地形指数带来了困难.笔者把栅格单元径流的流入与流出各自看成独立事件,提出了一种栅格流入与流出方向各自权重归一化的方法,并对多流向法进行了改进.     

TOPMODEL模型在半湿润地区径流模拟分析中的应用及改进

为了使TOPMODEL模型结构更合理,并能够用于半湿润地区或半干旱地区的径流过程模拟,文章对TOPMODEL模型的蒸发产流模块以及汇流模块进行改进,在蒸发产流模块中添加植被冠层截留蒸散发模型和Holtan超渗产流模型,汇流模块中坡面汇流采用瞬时单位线模型,河道汇流采用马斯京根河道洪水演进模型。通过对半湿润地区流域内降雨径流过程的模拟验证,表明通过对TOPMODEL模型的改进,模型对半湿润地区的降雨径流过程模拟精度有很大的提高,拓展了TOPMODEL模型适用范围。     

MOVPSO算法在TOPMODEL参数优化中的应用

为了对水文模型中难以直接测算的参数进行调试和优化,将多目标涡流粒子种群优化算法(Multi-Objective Vortex Particle Swarm Optimization,MOVPSO)应用于水文模型参数优化计算中,并以逼近性(Generational Distance,GD)及超体积值(Hyper-Volume,HV)作为算法性能评价指标。将MOVPSO算法与NSGA-Ⅱ算法及多目标粒子种群优化算法(Multi-Objective Particle Swarm Optimization,MOPSO)独立运行50次所得Pareto前沿的GD值及HV值进行统计分析,并结合方差分析比较3种算法的性能。将MOVPSO算法迭代过程中的粒子种群速率、种群半径的估计值与测量值进行对比分析并判别两者的拟合程度。用尼泊尔巴格玛蒂河流域2005~2011年期间实测洪水日径流过程资料作为TOPMODEL模型参数率定系列,运用MOVPSO算法对模型参数进行优化,得出Pareto最优解,并利用2013年5场洪水日径流过程进行模型检验。结果表明:MOVPSO算法所得Pareto解集性能优于NSGA-Ⅱ及MOPSO算法,拟合历史洪水平均确定性系数达到0.85,模型预报精度高,表明MOVPSO优化算法在解决多参数多目标优化问题中具有优势。     

TOPMODEL模型改进及应用研究

为了使TOPMODEL模型结构更合理,并能够用于半湿润地区或半干旱地区的径流过程模拟,文章对TOPMODEL模型的蒸发产流模块以及汇流模块进行改进,在蒸发产流模块中添加植被冠层截留蒸散发模型和Holtan超渗产流模型,汇流模块中坡面汇流采用瞬时单位线模型,河道汇流采用马斯京根河道洪水演进模型。通过对半湿润地区流域内降雨径流过程的模拟验证,表明通过对TOPMODEL模型的改进,模型对半湿润地区的降雨径流过程模拟精度有很大的提高,拓展了TOPMODEL模型适用范围。     

基于遗传算法的TOPMODEL参数优化

模型参数的确定是模型研制与应用成功与否的关键．一般采用人工经验率定和自动率定两种方法来确定．遗传算法和一般的优化算法不同,它具有全局寻优能力,是一类优秀的非线性函数优化算法．利用遗传算法来进行TOPMODEL参数优化,并和人工率定的计算结果作了简要的对比,明显地显示该方法的优点．采用遗传算法所得到的精度较高,可以类推到其他水文模型的参数优化中去．