基于随机森林的山洪灾害风险评价方法及应用

针对空间尺度较小区域的山洪灾害风险评价中指标权重难以准确确定的问题,选取林州市为研究对象,采用后果逆向扩散法从自然灾害系统和社会灾害系统2个方面选取了9个指标构建山洪灾害风险指标体系;引入随机森林算法,建立林州市随机森林风险评价模型,根据不同山洪灾害风险等级划分林州市山洪灾害风险区,并与历史山洪灾害发生点的实际情况进行对比分析。结果表明：随机森林风险评价模型的风险区等级划分精度达到81.34%,证明随机森林算法运用于空间尺度较小区域的山洪灾害风险评价时具有较高的准确性。     

高拱坝双层孔泄流不同阶段水流运动特性分析

通过构造高拱坝双层孔泄流物理模型,以k-ε双方程紊流模型作为物理模型的水流控制方程,确定运算区域,通过分块结构化网格进行区域网格划分,设置边界条件,运用物理模型检测出射水流的空中抛射运动轨迹,基于抛射体理论结合控制方程分析出射水流在双层孔泄流孔阶段、空中抛射阶段和下游水垫阶段入射角及入射流速等特性。将物理模型与理论计算方法相结合,可全面分析水流运动特性,且分析结果同实测值间误差较小,基本控制在3%以下,说明该方法分析高拱坝双层孔泄流下不同阶段水流运动特性是可行的。     

于ANFIS的水质评价模型及其应用

在分析以往水质综合评价方法优缺点的基础上,采用自适应神经模糊推理系统(Adaptive Neural FuzzyInference System,ANFIS)建立了水质综合评价模型。以MATLAB为工具,以某市7个水质观测点为实例进行研究,并将评价结果和人工神经网络法、灰色聚类法及地图重叠法的结果进行分析比较。结果表明:该模型具有计算速度快,评价结果客观、合理、稳定等特点,能够有效的应用于水质综合评价。     

基于二元水循环的灌区分布式水文模型的应用研究

针对中国北方灌区的水文特点,在二元水循环理论的指导下,对自然流域水文模型SWAT进行了改进,构建了灌区分布式水文模型,改进了SWAT模型的灌溉水运动模块、稻田水分循环模块、稻田水量平衡各要素和产量模拟的计算方法,增加了渠系渗漏模拟模块等.以河南省人民胜利渠灌区为例,利用改进的SWAT模型对该灌区的水循环过程进行了模拟.为验证模型的有效性,选用Nash-Suttclife效率系数(纳西效率系数)E、线性回归系数R2来评估模型在校准和验证过程中的模拟效果.结果表明:该模型适合灌区水分循环的模拟.模型的构建和改进,对分布式水文模型在高强度人类活动影响区域的水资源、水环境研究和管理起到积极的作用,为灌溉水文学提供了新的研究方法.     

基于滑弧动力有限元耦合法的高土石坝坝坡稳定性分析

为研究高土石坝坝坡的稳定性,以某水电站高土石坝坝坡为例,采用条分法与有限元法耦合的计算方法进行分析,选取3个典型断面,对其设计工况和校核工况下的上下游断面的安全系数进行计算。计算结果表明:(1)下游坝坡最小安全系数比上游大,设计工况安全系数比校核工况安全系数大;(2)3个断面在各工况下取得最小值的时刻近似,符合坝坡稳定的计算规律;(3)经过动荷载分析,大坝坝坡在设计地震动作用下是稳定的,考虑到高坝的"鞭鞘效应",建议在河床中部坝段坝高4/5以上区域采取适当的抗震措施,如加密钢筋、加大堆石粒径、采用胶结堆石料、坝坡加护面层等。研究结果表明,采用条分法与有限元法相结合的方法评价高土石坝坝坡的稳定性,比单一评价方法更科学、可靠。     

中型梯级水电站群开发的优化排序

本文按中型水电站开发程序优化问题的具体特征及规划期各特性指标的模糊性,利用模糊多因素综合评判模型进行了中型水电站群各电站综合评判指标的运算。在满足电力系统逐年负荷要求的前提下,建立了以规划期序列总净收益最大为主目标,以各水电站的综合评判指标为权重的模糊加权0—1整数规划数学模型,并以嘉陵江中游段近期开发的中型水电站为例,编制FORTRAN计算程序进行了运算,得到了满意的结果。     

基于山洪灾害事件的小流域临界雨量检验复核

针对无资料小流域山洪灾害临界雨量确定中存在的问题,基于山洪灾害事件和洪水调查资料,引入频率区间和偏离度概念,通过成灾洪水雨量特征值与临界雨量的比较,初步检验临界雨量;针对引起临界雨量误差的主要因素,通过复核比降、糙率、水位—流量关系和流域产汇流计算方法及参数,间接复核临界雨量。以安阳县许家沟乡河西村河西沟小流域为实例进行应用研究,结果表明:河西沟小流域以0.8倍流域最大蓄水容量为前期影响雨量所对应的1 h临界雨量较为合理,但2 h临界雨量偏小31.2%;复核发现河西沟小流域水位—流量关系和产流计算方案均存在一定的误差,导致2 h临界雨量偏小较多。复核后以0.8倍流域最大蓄水容量为前期影响雨量所对应的1 h和2 h临界雨量偏差均在允许范围内,预警精度明显提高,表明该方法用于山洪临界雨量检验复核在技术上是可行的。     

基于降雨时空不确定性的山洪灾害三级预警模式

为提高山洪灾害预警精度,以栾川流域为例,根据基尼系数和峰值雨强位置系数,概化包括偏前均匀型、偏后集中型等9种特征雨型,并通过总雨量重现期和峰值雨强条件概率,确定各种雨型的峰量关系,设置降雨重心从上游到下游偏移的5种降雨空间分布情景。在此基础上,探讨降雨时空分布不确定性对临界雨量的影响,建立临界雨量数据集,构建三级临界雨量预警模式,并通过4场雨洪资料对该预警模式进行检验。结果表明：当前期影响雨量为0.2W_m(W_m为流域最大蓄水量)、降雨重心在中游时,偏前均匀雨型比偏后均匀雨型24 h临界雨量大17.52%～23.87%,偏后均匀雨型和偏后集中雨型的临界雨量范围相差5.19%～6.53%;前期影响雨量为0.5W_m时,情景1(降雨重心在上游)对应的12 h临界雨量比情景5(降雨重心在下游)大31.61%～48.94%,流域降雨时空分布对山洪灾害预警影响显著。因此,所构建的考虑降雨时空不确定性的三级预警模式运行结果合理可靠,可为其他中小流域的山洪预警提供技术参考。