洪水预测与快速评估系统的模型简芗
水库洪水预报模型分析与设计
基 金 项 目 :山东 省 科 技 发 展 计 划 项 目( 0 9 2 0 GG10 8 1 ) 0 0 0 3
发l 、 2 水库 的 自身调 度策 略 ¨ 等 。产汇 流 的理论 包括 地 下汇 流[ 、 域汇 流 。 ] 5 8 流 ] 。 叩等 ; 蒸散 发量 的研究 是 在
各地 进行 实地 考察 和测 量得 到相 应 的数据 , P n n公 式 进行 了推 导和修 正 , 对 e ma 得到适 合 中 国地 理 条件 的模
面积 为 3 6 ×1 m 。下游 30 0m 处有莱 潍公 路 大桥 , 0 处 有潍 石 国防公 路 大桥 , . 4 0 .8 0 0 40 0m 1 0 ×1 m 处 有 胶 济铁 路桥 。
水库 枢纽 工程 包括 主 、 副坝 , 三座 放水 洞 , 常溢洪 道水 电站 , 常溢 洪 道水 电站 。主 副 坝为 均 质土 坝 , 正 非 主坝 长 24 0m, 0 最大 坝高 2 坝顶 高程 7 . 0m, 0m, 7 5 坝顶 宽 7m, 设有 1 3m 得 防浪墙 , . 墙顶 高程 7 . 迎 8 8m,
第 2卷 第 4 6 期
2011年 12月
青 岛大 学 学 报 ( 程 技 术 版 ) 工 J UR A F Q NG A NI பைடு நூலகம் S T ( &T) O N LO I D O U V R IY E
Vo . 6 No 4 12 .
De. 20 11 C
文所 提 出 的模 型 准确性 和精 度很 高 , 具有 较 高 的实 际应 用价 值 。
1 水 库 概 述
产芝 水库 位 于莱西 市 城 区 西 北 1 m 处 , 姑 河 中 上 游 , 制 流 域 面 积 8 7 ×1 。m 其 中 山 区 占 0k 大 控 .9 0 , 2 , 陵 占 8 , O 丘 O / 流域形 状 为 扇 形 , 均 宽 度 为 1 6 ×1 m, 流 分 布 为 单 干 多 支 型 , 流平 均坡 降为 9 6 平 .7 0 支 干 0 0 1 m, 游 已建 蓄水 工程 ( 9 2年 调 查 ) 中型水 库 2座 , ( ) 水库 9座 , ( ) . 0 4m/ 上 18 有 小 一 型 小 二 型水 库 总 流域
《HEC-HMS模型在小流域的洪水预报研究与应用》范文
《HEC-HMS模型在小流域的洪水预报研究与应用》篇一一、引言随着全球气候变化的影响,洪水灾害频发,准确及时的洪水预报成为了防洪减灾工作的重要环节。
HEC-HMS(Hydrologic Engineering Centers - Hydrologic Modeling System)模型作为一种先进的洪水预报模型,因其强大的水文模拟能力和广泛的适用性,被广泛应用于小流域的洪水预报工作中。
本文将探讨HEC-HMS 模型在小流域的洪水预报研究与应用。
二、HEC-HMS模型概述HEC-HMS模型是由美国水文工程中心(HEC)开发的一种分布式水文模型,它集成了水文、气象、地貌等多方面的信息,通过建立水文响应单元(HRU)来模拟流域的水文过程。
该模型具有结构简单、操作方便、物理意义明确等优点,被广泛应用于各种尺度的洪水预报工作。
三、HEC-HMS模型在小流域的洪水预报应用在小流域的洪水预报中,HEC-HMS模型的应用主要体现在以下几个方面:1. 数据收集与处理:HEC-HMS模型需要收集流域的气象、地形、土壤、植被等数据。
通过对这些数据进行处理和分析,可以建立合适的水文响应单元,为模型的运行提供基础数据支持。
2. 模型参数率定与验证:根据流域的水文特性,对HEC-HMS模型的参数进行率定和验证。
通过对比模型的输出结果与实际观测数据,不断调整模型参数,使模型能够更好地反映流域的水文过程。
3. 洪水预报:在获得可靠的模型参数后,可以利用HEC-HMS模型进行洪水预报。
通过输入气象预报数据和流域的实际观测数据,模型可以输出未来一段时间内的径流、洪峰流量等关键指标,为防洪减灾工作提供决策支持。
四、案例分析以某小流域为例,应用HEC-HMS模型进行洪水预报。
首先,收集该流域的气象、地形、土壤、植被等数据,建立合适的水文响应单元。
然后,对模型的参数进行率定和验证,使模型能够较好地反映该流域的水文过程。
最后,利用模型进行洪水预报,并与实际观测数据进行对比分析。
洪灾防治中的水文模型与技术
洪灾防治中的水文模型与技术洪灾防治是一项重要的工作,对于减少因洪水灾害造成的人员伤亡和财产损失具有重要意义。
水文模型与技术在洪灾预警和防治中起着至关重要的作用。
本文将就洪灾防治中的水文模型与技术展开探讨。
一、水文模型的作用水文模型是用来模拟流域内水文过程的数学描述。
通过水文模型,可以准确地预测雨量引发的河流水位上涨情况,提前做好防范准备。
水文模型还可以帮助科研人员和政府决策者进行防洪规划,制定有效的救灾措施。
在洪灾防治中,水文模型扮演着预警、规划和决策的重要角色。
二、常见水文模型1. 水文动态模型水文动态模型是一种动态演化的模型,可以根据实时的降雨数据和水位数据进行模拟,并预测未来一段时间内的水文变化。
水文动态模型可以帮助实时监测洪水情况,及时采取相应的防灾救灾措施。
2. 水文统计模型水文统计模型是一种基于历史气象和水文数据统计分析的模型,通过分析历史洪水事件,预测未来可能发生的洪水情况。
水文统计模型可以帮助制定长期的防洪规划,减少洪水造成的损失。
三、水文技术在洪灾防治中的应用1. 遥感技术遥感技术可以通过卫星遥感和无人机等手段,实时监测地表水文情况,获取洪水灾害的信息。
遥感技术具有广覆盖、高精度的特点,可以为洪灾防治提供重要数据支持。
2. GIS技术地理信息系统(GIS)技术可以对地理空间数据进行分析和处理,为洪灾防治提供空间信息支持。
GIS技术可以帮助决策者快速了解洪水灾害的范围和影响,为决策提供科学依据。
3. 人工智能技术人工智能技术可以通过数据挖掘和模式识别等手段,对大量的水文数据进行分析和预测,提高洪水预警的准确性和及时性。
人工智能技术在洪灾防治中有着广阔的应用前景。
总结:洪灾防治是一项既复杂又重要的工作,水文模型与技术在其中扮演着至关重要的角色。
通过水文模型的建立和水文技术的运用,我们能够更好地预防和减轻洪水灾害给我们带来的损失。
希望在未来的工作中,我们能不断完善水文模型与技术,为洪灾防治工作提供更有效的支持。
最全的城市洪涝、河道、水质模型模拟软件介绍
最全的城市洪涝、河道、水质模型模拟软件介绍一、相关模型简介清单序号名称模型介绍公司1 MIKEURBAN城市排水与防洪、分流制管网的入流或渗流、合流制管网的溢流、受水影响、在线模型、管流监控等方面的城市排水模拟系统DHI丹华水利2MIKEFLOOD从河流洪水到平原洪泛,从城市雨洪到污水管流,从海洋风暴潮到堤坝决口,能够模拟所有实际的洪水问题DHI丹华水利3 InfoWorksICM实现了城市排水管网系统模型与河道模型的整合华霖富4 SWMM 是一个动态的降水-径流模拟模型,主要用于模拟城市某一单一降水事件或长期的水量和水质模拟。
EPA美国环境保护署5 XPSWMM 雨水、污水和河流系统动态模拟宜水环境6 XP2D 集成的一维和二维动态水力模拟,更为精确地分析洪水淹没模型宜水环境7 MIKEHYDRORiver涉及洪水、航运、水质、预报、泥沙,含有漫堤分析和流域水文学河流模拟软件DHI丹华水利8 ECOLab 水质和水生态模拟DHI丹华水利9 MIKE21 模拟河口、海岸或海洋区域的物理、化学或生物学过程DHI丹华水利10 InfoWorksRS用于水资源优化调度,防洪管理、规划,实时调度和决策分析,水污染防治与评价,河网整治,冲淤分析的模拟华霖富11 WARMF 以水环境为中心的流域管理决策支持系统,用于水质管理、总量负荷计算、分配及其成本/效益分析.美国EPRI12 QUAL2E 应用于河流水环境规划、水质评价、水质预测等方面的综合性、多样化的河流水质模型美国环境保护局(USEPA)13 MIKESHE 模拟陆相水循环中所有主要的水文过程,综合考虑了地下水、地表水、补给以及蒸散发等水量交换过程。
涉及湿地管理修复,环境影响评价。
DHI丹华水利14 BioWin 模拟污水处理厂的所有处理单元,即全污水处理厂的模型华霖富15 WASP 是为分析池塘、湖泊、水库、河流、河口和沿海水域等一系列水质问题而设计的动态多箱模型美国国家环保局16 QUASAR 在河流水环境规划、治理的一维动态水质模型英国Whitehead17 EFDC 能用于模拟点源和面源的污染、有机物迁移及归趋的模型美国弗吉尼亚州海洋研究所(VIMS)二、城市内涝模型1)MIKE URBAN城市排水模拟软件MIKE URBAN 城市排水软件是顶级的排水管网模拟软件。
暴雨洪水预测模型优化与实现
暴雨洪水预测模型优化与实现随着全球气候变化的趋势日益明显,各地频繁发生的洪涝灾害也给人们的生命财产安全带来了极大的威胁。
因此,如何有效预测和防范暴雨洪水成为了我们亟待解决的问题。
本文将介绍暴雨洪水预测模型的优化与实现。
一、暴雨洪水预测模型的基本原理暴雨洪水预测模型是一种基于数据的预测方法,其基本原理是通过历史暴雨信息、降雨量、流量、地形等多个因素构建数学模型,从而预测未来可能发生的洪水情况。
目前,国内外常用的暴雨洪水预测模型有统计模型、物理模型、机器学习模型等多种类型,每种类型模型具有不同的适用场景和预测准确率。
二、暴雨洪水预测模型的优化方法优化暴雨洪水预测模型可以提高预测准确率和稳定性,降低预测误差率。
以下是常用的优化方法:1. 数据预处理:暴雨洪水预测模型需要用到许多数据输入,而数据预处理是为了使得数据在模型中的表现更好。
通常包括数据归一化、数据降维、数据滤波等常用手段。
2. 特征选择:在构建数学模型时,需要对输入的数据进行筛选和选择。
特征选择可以剔除无关特征,提取有用信息,减少模型过拟合的风险,避免训练结果过于依赖某些特征。
3. 模型融合:常用的优化方法之一,将多个模型进行组合,从而提高预测准确率。
常用的模型融合方法包括平均法、投票法等。
4. 训练算法:多种常用算法可以应用到暴雨洪水预测模型优化中,如逻辑回归、决策树、支持向量机等。
通过比较不同算法的优缺点,选择最适合的算法来构建模型。
三、暴雨洪水预测模型的实现方法暴雨洪水预测模型的实现需要结合各种技术手段,涉及软硬件设备、数据采集和预处理、算法选择和调整等方面。
1. 数据采集和存储:预测模型的数据输入来源于各种数据源,如天气预报、流量监测等。
因此,需要各种数据采集设备并有高效可靠的数据存储系统,以保证数据的可靠性和及时性。
2. 数据预处理和特征选择:数据预处理和特征选择是构建模型前必要的步骤,可以通过Python、Matlab等工具实现。
科技成果——洪水实时模拟与洪灾动态评估技术
科技成果——洪水实时模拟与洪灾动态评估技术技术简介该成果基于GPU并行计算、GIS和三维渲染技术,通过一维-二维耦合水动力模型,实现洪水高速模拟、演进淹没过程直观化形象化展示、洪灾损失精细化评估。
自主研发计算引擎,模型适用范围广、计算速度快稳定性强,可根据当前水、雨、工情进行洪水实时预警适用于河流洪水、城市暴雨内涝、堤坝溃决(漫溢)洪水等不同类型洪水模拟与风险评估。
技术特点1、对任意初始场,复杂感潮河网模型可在1个潮周期内快速收敛;2、珠江河口风暴潮潮位模拟误差小于10厘米;面积1500平方千米、30万网格区域15天溃(漫)堤洪水演进过程模拟耗时小于15分钟,比主流商业软件计算速度快5-30倍,洪水风险区海量建筑群地物建模精度小于5厘米;3、30万网格洪水淹没数据像素级渲染耗时小于1秒;4、主研发计算引擎,模型适用范围广、计算速度快稳定性强;5、建立的洪水实时模拟与洪灾动态评估技术体系,可根据当前水、雨、工情进行洪水实时预警,为防汛应急决策、水工程调度等提供技术支撑,进一步提升我国洪灾风险防控能力,降低洪灾损失,保障防洪安全。
知识产权情况发明专利3项,软件著作权3项获奖情况中国大坝工程学会科技进步一等奖1项,中国测绘地理信息学会测绘科技进步奖二等奖1项应用情况从2019年至今,该成果在珠江防总的中顺大围等重点地区洪水风险图编制、典型防洪保护区洪涝灾害实时分析及动态展示、国家防汛抗旱指挥系统二期工程珠江洪灾评估系统等项目中应用,根据当前的水情、雨情工情设置接近实际情况的洪水分析方案,并借助GPU 高性能计算手段,实现洪水淹没和洪灾评估的实时计算分析,为防汛部门提供更为接近实际情况的洪水风险图。
从2020年至今,该成果在珠江防总、松辽委防汛抗旱办公室、广东省三防办、湖北省水利厅水旱灾害防御处、广西区水利厅水旱灾害防御处、海南省水务厅、广西右江水利开发有限责任公司百色分公司、东莞市三防办、河源市三防办、惠州市三防办等10余个防汛业务主管部门中应用。
洪水预警系统中的数据模型与分析
洪水预警系统中的数据模型与分析近年来,洪水成为世界各地频繁发生的自然灾害之一。
为了有效地预警和应对洪灾,洪水预警系统的建设显得尤为重要。
而在洪水预警系统中,数据模型和数据分析则扮演着至关重要的角色。
本文将深入探讨洪水预警系统中的数据模型与分析,以期对相关领域的研究和应用提供一些思路和参考。
一、数据模型在洪水预警系统中的作用洪水预警系统的核心在于数据的采集、存储和处理,而数据模型则为数据的组织和管理提供了基础。
数据模型可以用于描述和表示洪水预警系统所需的数据元素、关系、属性和约束等。
它可以帮助我们更好地理解洪水相关数据的组织方式和结构关系,以便进行更有效的数据管理和分析。
在洪水预警系统中,常用的数据模型包括关系模型、层次模型和对象模型等。
关系模型是一种基于关系代数和集合论的数据模型,它将数据组织成一个二维表的形式,适用于洪水预警系统中的各种数据之间的关系建立和查询。
层次模型则采用树状结构表示数据之间的层次关系,适用于描述洪水预警系统中的数据的层级分类和组织。
对象模型则基于对象的概念,将数据组织成一个对象的集合,适用于描述洪水预警系统中的实体及其属性和关系。
二、数据分析在洪水预警系统中的应用洪水预警系统中的数据分析旨在从洪水相关数据中提取有价值的信息和知识,为灾害预警和应对提供科学依据。
数据分析可以通过统计分析、时空模式分析、机器学习等方法来实现。
下面将依次介绍这几种方法在洪水预警系统中的应用。
1. 统计分析统计分析是一种常用的数据分析方法,其目的是从数据中获取描述、分析和推断的结果。
在洪水预警系统中,通过对洪水历史数据的统计分析,可以获得洪水的频率、持续时间、强度等特征参数,从而为洪水的预警和应对提供依据。
此外,统计分析还可以对不同洪水事件的空间分布进行分析,以确定洪水的高发区域和高危区域。
2. 时空模式分析时空模式分析是一种用于挖掘数据中的时空相关模式的方法。
在洪水预警系统中,时空模式分析可以帮助我们了解洪水事件的时空演变规律和趋势。
板桥水库_美国气象局溃坝洪水预报简化模型
计算说明书━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━工程名称:板桥水库计算类型:美国气象局溃坝洪水预报简化模型一、计算原理1.适用范围本程序根据美国气象局(NWS)溃坝洪水预报简化模型(SMPDBK)编制,适用于大、中、小各种类型单库溃坝洪水计算。
可计算坝址溃坝洪水,还可以进行下游河道溃坝洪水的演进计算。
2.计算方法和公式简化模型主要分三个部分:(1)、将口门概化为矩形,利用水库库容计算坝址溃坝最大流量;(2)、将坝下游河道概化为棱柱形;(3)、计算有关参数,并利用无量纲曲线族计算下游预报地点的洪峰流量以及最大水深等。
计算公式参见参考文献。
3.参考文献(1)、《THE NWS SIMPLIFIED DAM-BREAK FLOOD FORECASTING MODEL》(Wetmore JonathanN. Fread Danny L ,Proceedings - Canadian Society for Civil Engineering 5th CanadianHydrotechnical Conference p 925-949 1981.)(2)、《介绍溃坝简化水力计算》(福建水利水电 1998年第02期庄圣森庄希澄)(3)、《水利水电工程设计计算程序集》《C-1《美国气象局溃坝洪水预报简化模型》程序》(吴媛娇水电部天津勘测设计院)二、基本数据河段个数N1: 7各断面所取的水深及相应的河宽个数N2: 6大坝长B(m): 2020口门平均宽B1(m): 292溃坝前坝上游水深H(m): 26.1溃决历时T F(min): 87在溃决历时TF时段内水库平均水面面积A S(m2):65E+6相应H时的库容W(m3): 6.038E+8溃决时坝址处的初始流量Q0(m3/s): 19300各断面水深河宽值表断面编号0 1 2 3 4 5 6 7水深HH(m) 河宽BB(m) 河宽BB(m) 河宽BB(m) 河宽BB(m) 河宽BB(m) 河宽BB(m) 河宽BB(m) 河宽BB(m) 3 140 100 210 260 160 60 95 805 300 390 560 350 240 90 115 1207 800 1460 1080 490 2470 230 630 2009 1640 2123 3000 3420 9460 3200 7480 350011 1690 2480 4360 4720 10760 9020 8710 8500 13 1760 2550 5560 5080 11860 11920 11570 10310各断面参数表断面编号0 1 2 3 4 5 6 70 3080 8750 14250 21900 28000 34200 38000 各断面离坝址的距离XX(m)断面以上河道平均糙率NN 0.04 0.04 0.038 0.037 0.036 0.035 0.035 0.035 河道平均坡度S 0.002 0.002 0.0014 0.0013 0.0011 0.0011 0.001 0.00111 11 30 30 30 30 30 30河道平均断面的参数HV(m)权重因子初始值R1 0 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 旁侧入流量QQ(m3/s) 0 898 2089 4575 7031 8989 11012 12200 淹没水深HF(m) 0 9 9 9 8 8 8 8三、计算结果Q M=2793091.00(m3/s)H W=24.30(m)H M=44.85(m)参数说明:Q M --坝址处溃坝最大流量(m3/s)H W --口门最大水深(m)H M --大坝下游面河边最大水深(m)P --断面号F C --佛汝德数V X --无量刚曲线簇的参数Q x --各断面溃坝最大流量(m3/s)H x --各断面最大水深(m)T P --各断面洪峰传播时间(h)T t --相应HF水深的淹没起始时间(h)T D --相应HF水深的淹没终止时间(h)计算成果表P FC VX QX HX TP TT TD1 0.50 1.00 78417 14.66 1.70 0.00 6.602 0.41 1.50 68534 13.47 2.30 0.70 8.303 0.40 1.60 63110 13.75 3.00 1.30 10.404 0.37 2.00 56865 11.55 4.20 2.30 13.805 0.38 2.50 55659 12.71 5.10 3.00 16.106 0.36 2.60 52145 12.34 6.20 4.10 18.807 0.36 2.70 51750 13.26 6.80 4.60 20.00────────────────────────────────────────────────────────计算软件:SGGH-Tools 2011 计算者:校核者:计算日期:2014/8/29。
科技成果——城市洪涝模拟模型软件及洪涝预警调度技术
科技成果——城市洪涝模拟模型软件及洪涝预
警调度技术
技术简介
该成果采用城市洪涝模拟模型,耦合雨水情实时及预报信息、水利工程实时调度运用信息,选择全局粗网格、局部细网格的概化方式,兼顾模拟时效性与准确性实现城市内部水流运动的模拟分析。
采取河道断面、管网断面、地面积水综合验证,保证模拟的准确性。
适用于城市洪涝风险分析、城市河道行洪能力评估、城市管网排水能力评估、城市洪涝预警调度决策等。
技术特点
1、模型软件的选择:在满足模拟要求的同时,保持了灵活性和原创性,提升了成果科技水平;
2、概化方式的选择:全部区域够快,重点区域够细的概化方式,尽可能兼顾模拟结果的准确性和计算速度;
3、验证的方式:采取河道断面、管网断面、地面积水综合验证,保证模拟的准确性;
4、在风险分析的基础上重点关注预警调度计算,从规划到实时预警调度全方位提供支持。
知识产权情况
实用新型专利8项、软件著作权5项
获奖情况
大禹水利科学技术奖三等奖1项
应用情况
从2018年至今,该成果在北京市洪涝模拟模型(一、二、三期)、北京市重点流域调度系统、深圳市河湾片区洪涝模拟模型研究与应用、昆明城市洪涝模型及防汛智能预警系统等项目中应用。
暴雨洪水管理模型-概述说明以及解释
暴雨洪水管理模型-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述暴雨洪水是一种常见的自然灾害,其突发性和破坏力对人类的生命和财产安全构成了严重威胁。
随着气候变化和城市化进程的加速,暴雨洪水事件的频率和强度也呈现出逐渐增加的趋势。
因此,如何有效地管理和应对暴雨洪水成为了亟待解决的问题。
本文将探讨暴雨洪水管理模型,旨在通过科学合理的方法和手段来提高对暴雨洪水的应对能力和管理水平。
该模型将涵盖暴雨洪水的危害、现有的管理方法以及需要改进的地方,以期为相关领域的研究人员和政策制定者提供参考和借鉴。
暴雨洪水的危害主要表现在以下几个方面:一是对人类生命安全的威胁,包括溺水、水质污染和疾病传播等;二是对城市基础设施和建筑物的破坏,如道路、桥梁、房屋等;三是对农田和农作物的影响,导致农业生产的损失;四是对环境的破坏,包括土壤侵蚀、水资源浪费等。
针对这些危害,目前存在一些管理方法,如建设防洪堤坝、整治河道、提高排水能力等。
然而,面对不断变化的暴雨洪水形势,现有方法仍然存在一些问题和不足之处,需要进一步改进和完善。
因此,本文将重点关注暴雨洪水管理模型的构建和应用。
通过分析暴雨洪水的形成机制和发展规律,结合相关的地理、气象和水文数据,建立起一套科学、精确的模型,以指导暴雨洪水的应对和管理工作。
该模型将基于先进的技术手段,如遥感、地理信息系统和数值模拟等,为预测洪水的发生和演变提供准确的数据支持。
同时,该模型还将考虑不同地区和城市的特点,制定相应的管理策略和措施,以实现对暴雨洪水的有效管理和防控。
综上所述,暴雨洪水管理模型的建立具有重要的理论和实践意义。
通过深入研究暴雨洪水的危害、现有的管理方法以及需要改进的地方,可以为相关领域的决策者提供科学依据,推动暴雨洪水管理工作的持续发展。
与此同时,需要进一步加强科学研究,不断改进和完善暴雨洪水管理模型,以应对不断变化的自然环境和社会需求,为构建安全、可持续的社会发展环境作出贡献。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以依照以下方式编写:文章结构:本文主要包括引言、正文和结论三个部分。
洪水预报模型方法
洪水预报模型方法哎呀,说起洪水预报模型方法,这可真是个相当重要的事儿啊!就好像我们出门要看天气预报一样,提前知道洪水的情况那可太关键啦。
想象一下,如果没有这些模型方法,那我们面对洪水不就跟没头苍蝇似的,完全不知道该咋办呀!现在的科技可真是厉害,能通过各种数据和算法来预测洪水。
一种常见的方法就是基于水文学原理的模型啦。
这就好比是给洪水的流动画了一幅详细的路线图,通过对降雨、地形、土壤等因素的分析,来推测洪水可能的走势和规模。
你说神奇不神奇?还有基于统计学的模型呢!它就像是个聪明的分析员,从过去的洪水数据中找出规律,然后用这些规律来预估未来的情况。
就好像我们从过去的经验中吸取教训,变得更聪明一样。
当然啦,这些模型方法也不是完美无缺的。
就像人无完人一样,它们也可能会有偏差和不准确的时候。
那这时候咋办呢?就得靠我们那些聪明的科学家和研究人员不断去改进和完善啦!比如说,数据不准确可能会影响模型的预测结果吧。
这就好像做饭时盐放多了或者放少了,味道就不对啦。
所以获取准确的数据就特别重要。
而且,实际情况总是复杂多变的呀。
一场突如其来的暴雨,或者是一些人为的因素,都可能让模型的预测变得不那么靠谱。
那是不是就没办法啦?当然不是呀!我们可以结合多种模型方法,互相取长补短,就像我们搭配衣服一样,不同的单品组合起来可能会有更好的效果呢。
另外,我们普通人也不能闲着呀。
了解一些基本的洪水知识,知道在洪水来临时该怎么保护自己和家人,这也是很重要的哦。
别小看自己的力量,每个人都做好准备,那就能减少很多损失呢。
总之呢,洪水预报模型方法是我们对抗洪水的有力武器,但我们也不能完全依赖它们,自己也要有所准备和行动。
大家一起努力,让我们在洪水面前不再那么无助,能更好地保护我们的家园和生活,难道不是吗?让我们一起为更准确的洪水预报加油吧!。
河流洪水预警模型与管理
河流洪水预警模型与管理洪水是自然灾害中最常见的一种,对人民的生命财产造成了严重的威胁。
然而,通过预警系统及时了解洪水的演变趋势,可以提早采取应对措施,减少损失。
在过去的几十年里,科学家们不断改进和开发洪水预警模型,并逐渐建立了一套科学的洪水管理系统。
首先,洪水预警模型的基础是对洪水形成原因和演变过程的深入研究。
洪水通常是由降水过多、山洪爆发、河道堵塞等多种因素共同作用引起的。
因此,科学家们通过对气象、水文和地质等方面的研究,建立了洪水形成的模型。
通过运用数学和物理原理计算、模拟洪水的演变过程,预测可能发生的洪水情况。
其次,洪水预警模型的建立离不开各种数据的支持。
从历史洪水事件中获取的数据对于研究洪水的规律起到了至关重要的作用。
通过对过去洪水事件的分析和总结,科学家们建立了洪水的概率模型,可以估计未来发生洪水的可能性。
此外,气象数据、水文数据以及地理信息系统(GIS)数据等也为洪水预警模型提供了关键的输入。
然而,光有预警模型还不足以准确预测洪水的发生。
还需要对洪水进行综合评估和管理。
在洪水发生前,需要通过各种手段收集数据,包括地下水位、河道流量、降雨量等,并进行实时监测和更新预警模型,以确保预警的准确性。
在洪水预警系统建立之后,还需要进行洪水管理,包括开展洪水防治工作、加强河道维护和加大防洪设施的投入等。
为了更好地管理洪水,许多国家建立了专门的洪水预警与管理机构。
这些机构负责制定洪水预警标准、开展洪水预测和预警工作,并协调各有关单位进行应急处置工作。
此外,政府还会制定相关的法律法规,明确责任和义务,推动洪水预警与管理工作的开展。
值得一提的是,随着科技的不断进步,洪水预警模型与管理工作也在不断创新。
近年来,人工智能和大数据等新兴技术的应用,为洪水预警提供了更精确的数据分析和模型预测能力。
借助卫星遥感技术,可以实时监测洪水的形成和演变过程,提前采取预防措施。
此外,还可以运用无人机、物联网等技术手段,加强洪水监测和预警工作的效果。
洪涝灾害承灾极限与灾情估算模式
洪涝灾害承灾极限与灾情估算模式
洪涝灾害承灾极限与灾情估算模式指的是基于相关的物理和统计学原理所建立的数学模型,用于估算洪涝灾害的灾情程度和概率等相关信息。
其主要考虑的是洪涝灾害发生的各种因素和可能的影响,并基于这些因素对洪涝灾害的发生和发展进行了概率和数量上的评估,从而为灾情处理和防御提供了重要的科学参考依据。
通常来说,洪涝灾害承灾极限与灾情估算模式的建立需要考虑以下各个方面的因素:
1、洪涝灾害的历史发生情况。
包括灾害时间、地点、程度和影响等方面的历史数据记录和分析。
2、洪涝灾害发生的可能性。
这主要涉及到天气、地形、水文和水资源等各种因素对洪涝灾害发生的影响和可能性的分析。
3、洪涝灾害的实际影响。
比如灾害区域的面积、深度、流量和漫延程度等方面的实际数量统计和分析。
基于以上因素和考虑,可以建立一个相应的洪涝灾害承灾极限与灾情估算模式,以便更好地进行洪涝灾害情况的预警、应对和防御工作。
211219467_基于机器学习快速预报模型的城市洪涝预报预警系统研究及应用
In the process of terrain generation,there are artificial corrections,and urban construction has a certain impact on local terrain.There⁃fore,it is necessary to survey and correct local terrain abnormal areas,and optimize the model based on actual waterlogging data.The ur⁃ban flood forecasting and decision-making system can achieve rapid and accurate urban flood forecasting,providing support for urban flood early warning and emergency management.Key words:urban flooding;GAST hydrodynamic numerical model;machine learning algorithms;forecast and early warning0 前 言气候变化结合城市 热岛效应”使得城市大气层结构不稳,对流性极端降水频发,近年来极端暴雨导致城市洪涝灾害频发[1]㊂如北京2012年 7㊃21”特大暴雨[2]㊁武汉2016年 7㊃6”大暴雨[3]㊁广州2020年 5㊃22”特大暴雨[4]以及河南郑州2021年特大暴雨灾害[5],尤其是2021年宁波 烟花”台风造成的城市大面积洪涝灾害[6]㊂随着智慧城市㊁孪生城市概念的提出与发展,全国各大城市相继开展了智慧城市建设,为城市管理构建一个智慧大脑,帮助城市更加健康㊁智能㊁高效的发展㊂其中,智慧城市综合管控平台建设核心之一是智慧防汛管理[7]㊂城市智慧防汛应急管理通常以城市管理传感器构建的物联网IOT㊁高速宽带有线无线互联网(5G)㊁数字孪生㊁大数据㊁云平台㊁地理信息系统GIS㊁预测预报㊁指挥调度等最新技术和排水防涝需求为支撑,形成 城市洪涝数字孪生体”,实现排水设施智慧管控及运维㊁洪涝灾害预报预警和防汛排涝智能调度,其中城市洪涝预报系统中的洪涝过程精确模拟计算过程是重点,模型的合理构建是关键㊂近年来,许多研究者针对城市洪涝预报开展研究[8-10],林珲等[11]指出城市洪涝预报系统的关键是具有能对整个暴雨洪涝过程进行精细化模拟的城市洪涝预报模型㊂孙永尚等[12]基于水位传感器等物联网技术构建北京市内涝积水监测预警系统;李海宏等[13]基于暴雨内涝灾情数据构建暴雨内涝灾情预测BP模型,对内涝灾情影响等级进行阈值划分,为暴雨内涝影响预报与风险预警业务㊁服务及灾害管理提供技术支撑㊂但上述模型均为经验模型,即利用实测监测和历史积涝数据,通过机器学习算法实现对未来降雨内涝情况的预测㊂显然,经验模型缺乏物理机制的表征,不能模拟城市暴雨㊁洪水导致的地表㊁河道及管网的全过程流动情况,更无法准确预测出内涝位置和淹没程度,尤其是针对历史未曾发生的极端暴雨事件,缺乏一个系统的可视化的城市洪涝快速预报预警系统,为城市雨洪管理者提供决策支撑㊂为实现对暴雨导致的城区洪涝全过程的精细预测,本文城市水循环规律深入研究的基础上,基于自主研发的城市洪涝水文水动力模型模拟暴雨-洪水-治涝过程,弥补历史降雨积涝数据的不足,通过设计各种降雨情景获取全面的降雨积涝数据,采用机器学习算法建立降雨-积涝关系[16],构建城市洪涝预报决策系统,实现城市洪涝快速地准确预报,为城市洪涝预警和应急管理提供支撑㊂1 系统构建城市洪涝预报预警平台以自主研发的城市洪涝水文水动力模型为核心,以精细化气象降雨数据驱动数学模型,结合人工智能快速预报算法搭建特征库,实现洪涝预报㊁洪涝预演㊁洪涝评估为核心功能为城市雨洪管理提供科学管理和辅助决策支持,形成洪涝管理信息智能综合管理㊂1.1 预报模型城市洪涝的快速预报模型主要依托于两个工具,一个是物理雨洪模型,另一个是机器学习算法㊂物理雨洪模型为机器学习提供可靠的训练以及测试数据,机器学习算法为快速预报模型提供基础支撑,使其在预报过程中不再反复迭代求解复杂方程组,而是通过算法所建立起来的联系直接得出结果㊂1.1.1 平原城区洪涝数值模拟方法城市内涝过程数值模型采用西安理工大学开发的GAST水动力数值模型[14-15,17]㊂模型控制方程为二维浅水方程(SWEs),采用Godunov格式求解,并使用高性能GPU并行技术进行加速㊂其二维非线性浅水方程守恒格式的矢量形式如下:əqət+əFəx+əGəy=S(1) qhq xqéëêêêêùûúúúúyF= uh uq x+gh2/2 uq yéëêêêêùûúúúúG= vh vq x vq x+gh2/éëêêêêùûúúúú231西北水电㊃2023年㊃第2期===============================================S = i -gh əz b /əx -gh əz b /əéëêêêêùûúúúúy + 0 -C f u u 2+v 2-C f v u 2+v éëêêêêùûúúúú2(2)式(1)~(2)中:q 为变量矢量,包括水深h ,两个方向的单宽流量q x 和q y ;g 为重力加速度,u 和v 分别为x ㊁y 方向的流速,m /s;F 和G 分别为x ㊁y 方向的通量矢量;S 为源项矢量;z b 为河床底面高程,m;C f 为谢才系数,n 为曼宁系数㊂1.1.2 机器学习快速预报模型预报模型通过采用机器学习算法(KNN 算法等)根据降雨的特征参数,建立预报降雨与情景库降雨的相关关系,根据降雨与内涝结果的对应关系实现城市洪涝快速预报,具体实现流程如图1所示㊂本研究采用的KNN 算法是一种常用的监督学习方法,根据待预测样本与训练集中样本数据的欧式距离获取其最靠近的k 个训练样本,然后通过这k个 邻居”的信息对待预测样本信息进行计算,具体原理如图2所示㊂图1 机器学习快速预报模型流程1.2 系统功能城市洪涝预报以气象预报信息㊁水文及下垫面资料为输入条件,运用数值模型定量模拟预测未来一段时间内的降水产汇流过程㊂城市洪涝预报可在灾害发生前预报出内涝积水点分布,水深变化㊁积水开始及结束时间等重要信息,可为决策人员赢得充足的思考决策时间㊂系统自动预报流程如图3所示㊂图2 K 值临近算法原理图3 城区洪涝自动预报(1)城区预报点位分析基于城区数字高程模型(DEM)数据,由洪涝模型计算推演出区域积水状况,并针对重要预报点位结果进行输出㊂系统在计算结果数据的支撑下,在平台进行可视化展示,提供城区预报点位的详细位置㊁具体坐标㊁积水程度㊁风险等级㊁积水时长,为城区防洪排涝提供支持㊂其中,预报点位风险等级的划分以积水深度为依据㊂(2)城区预报范围分析将城区预报范围内的重点关注对象予以管理,包括但不限于地下空间㊁医院㊁学校㊁加油站㊁高温熔融企业㊁化工医药企业㊁经营带存储企业㊁非煤矿山㊂以洪涝模型计算结果及其输出为数据支撑,前端借助GIS 平台进行预报范围自定义圈画,系统对圈画范围内的详细积水预报情况进行分析和计算,从而输出淹没区域面㊁积水点数量㊁影响房屋户数㊁影响企业数量㊁影响人员数量㊂41史超,王兴桦,吴新垒,等.基于机器学习快速预报模型的城市洪涝预报预警系统研究及应用===============================================(3)积水区域可视化展示积水区域可视化将宁波市海曙区城区范围的地理坐标信息进行网格划分,覆盖全域,在水动力模型积水模拟数据输出的基础上,通过实时渲染和更新,模拟区域内不同降雨程度下的积水退水动态过程㊂在低数据量情况下和大数据量情况下分别以不同的方案进行实现,达到最优展示的目的㊂在万级数据量下,可视化渲染流程如图4所示㊂图4 低数据量积水区域可视化展示方案其中,前端渲染基于WebGL(Web Graphics Li⁃brary)技术,可以将JavaScript 和OpenGL ES 2.0结合在一起,增加OpenGL ES 2.0的一个JavaScript 绑定,实现WebGL 为HTML5Canvas 提供硬件3D 加速渲染,借助系统显卡实现在浏览器中对积涝模拟场景的流畅展示,创建复杂的数据视觉化㊂(4)历史记录管理城区预报输入数据和预报输出数据做持久化处理,借助主流数据库平台MySql 进行大量记录数据的管理,具有记录浏览㊁查询㊁添加㊁删除等功能㊂记录浏览包含所有历史降雨数据的记录,可以查看显示历史预报的预报结果,展示历次积水点位;记录查询可根据记录日期㊁记录预报输入数据㊁记录起止时间范围进行快速定位㊂保存数据同时,也为后期预报精度和预报效率的提升提供数据支持㊂(5)汛情分析简报上传根据城区预报模型结果生成分析报告,支持上传编辑,直观反映海曙区汛情㊂系统界面详见图5㊂图5 城市洪涝快速预报预警平台界面2 应用实证应用区域为宁波海曙城区(见图6),海曙区由于自然地理㊁水文气象㊁河流水系㊁城市建设等原因,易受多种自然灾害威胁㊂特别是 烟花”台风期间,海曙区遭遇 风㊁暴㊁潮㊁洪”四碰头,多处干流㊁平原水位创历史新高,社会经济损失惨重㊂为确保新时代下防汛防台工作顺利开展,亟需建设海曙区 防台减灾智治”应用场景,为防汛人员在应急指挥时进行科学的决策,提供信息支撑,减少灾害损失㊂2.1 预报模型构建模型构建技术路线如图7所示,具体步骤如下:(1)获取研究区域资料,并根据研究区域的DEM 地形数据㊁土地利用情况㊁下垫面下渗条件等数据,构建相应输入文件驱动水动力模型,进而获取足够不同类型降雨条件下内涝灾害模拟数据;(2)进行降雨数据与模拟结果的相关性分析,确定与内涝灾害关系密切的特征参数,并基于py⁃51西北水电㊃2023年㊃第2期===============================================thon 语言,编程构建基于多机器学习算法的城市内涝快速模拟模型;图6 研究区域影像图7 模型构建技术路线(3)运用水动力模型模拟结果进行快速模拟模型训练,考虑运用网格搜索的方法构建参数优化程序,优化模型内部参数选取结构,提升模型模拟性能;(4)研究考虑水动力模型与机器学习造成的误差累积,构建误差校正程序,保障模型的整体模拟稳定性;(5)选择目标城市区域,建立洪城市内涝快速模拟模型,并运用实测及设计降雨资料,进行模型预报性能分析,评估所建快速模拟模型的模拟精度与模拟效率㊂2.1.1 物理模型构建及验证以海曙城区的5m 网格分辨率数字高程模型㊁土地利用数据等为输入数据构建城区洪涝数值模型,网格数量共1892865个㊂选取宁波市2021年台风 烟花”期间连续12h 降雨-内涝事件对物理模型进行验证,12h 累积降雨量为60mm,最大小时降雨量为16.5mm㊂模拟结果发现最大积涝时刻为降雨开始后10h(图),并与实测数据对比,根据6个易涝点位计算得出模型的相对误差为1.8%,故物理模型的精度较高㊂图8 城区淹没峰值水深61史超,王兴桦,吴新垒,等.基于机器学习快速预报模型的城市洪涝预报预警系统研究及应用===============================================表1 易涝点实测与模拟数据监测点名称实测最大水深/m模拟最大水深/m绝对误差/mA西湾路0.610.28-0.333B布政巷0.250.290.040C白云街0.330.400.066D苗圃路0.370.32-0.055E文昌街76号0.320.440.118F秀水社区0.640.660.019 2.2.2 机器学习模型构建及验证根据当地历史降雨资料和暴雨公式构建100种典型降雨模式作为输入,导入物理模型生成对应的内涝情况作为训练集㊂采用KNN算法训练生成城区快速内涝预报模型,并与多场实际降雨内涝结果和物理模型降雨内涝结果进行对比分析,其中 烟花”降雨内涝事件预报结果对比如图9所示,结果表明构建的机器学习模型预报精度较高,能满足本区域的城市内涝快速预报㊂图9 机器学习模型模拟结果与积涝实测对比表2 模型模拟准确度分析位置预报21:00水深/m复盘21:00水深/m实测水深/m预报相对误差复盘相对误差屠园小区0.110.250.25-56%0%广仁街46号0.370.500.323%67%西北街50号0.200.280.25-20%12%文昌街76号0.230.340.3-23%13%尚书街90号0.220.300.3-27%0%布政巷0.160.220.32-50%-31%新芝小区95弄13号0.360.420.6-28%-16%西湾路0.250.390.5-50%-22%咏归路0.190.21---三板桥-菱池街0.200.300.5-60%-40%大沙泥街0.170.260.26-35%0%白云街0.150.190.2-25%-5%前莫家巷0.220.22---新高路4弄0.140.220.2-30%10%体育场路30弄12号0.220.300.3-27%0%东恩中学涵洞0.380.50--56%0%大桥街与苍水街口0.320.370.5-36%-25%苗圃路0.180.210.2-9%3%云石小区0.150.160.2-23%-19%通达路0.180.190.2-8%-5%2.3 平台应用2022年 梅花”台风(见图10)于9月14日20时30分前后以强台风级在浙江舟山普陀沿海登陆,登陆时中心附近最大风力达14级(42m/s),中心最低气压为960hPa,是今年以来登陆我国华东的第一个台风,也是第一个正面袭击宁波市的台风㊂模型综合考虑强降雨㊁上游来洪和潮水的影响,快速预测未来3h和前期累计降雨导致的积水情况(见图11),做到降雨积水信息间隔3h滚动预报,为应急管理和市民出行提供有效信息㊂为综合评价预报模型的准确度,分别将实时预报结果㊁复盘结果与实测水深进行对比分析(见表1),提取翰香小学雨量监测站09:00 21:00(见图12),12h累计降雨量为209mm,最大1h(18:00)降雨量为30mm,最大3h(17:00 19:00)降雨量为78mm,实测18:00 21:00逐小时降雨量为25㊁21㊁11mm㊂根据9月14日21:00监测点数据分别对18:00进行的未来3h预报结果和09:00 21:00复71西北水电㊃2023年㊃第2期===============================================盘结果对模型准确性进行评价㊂预报结果准确率为57%,复盘结果准确率为70%㊂模型在降雨预报准确即复盘情景下,积水深度预测准确率能达到70%,能够为城市洪涝应急管理提供技术支撑㊂下一步将考虑降雨不确定性对城市洪涝预报的影响,提高实时预报的准确率㊂图10 台风 梅花”路径图11 洪涝平台预报预警结果81史超,王兴桦,吴新垒,等.基于机器学习快速预报模型的城市洪涝预报预警系统研究及应用===============================================图12 9:00 21:00逐小时实测降雨量3 结 论采用机器学习方法对大量由物理模型产生的降雨内涝数据进行驱动,构建了城市洪涝快速预报预警平台,并在宁波市海曙城区进行应用,经过对 梅花”台风的暴雨治涝事件的实时预报和复盘模拟,并与实际内涝情况进行对比分析,形成主要结论如下: (1)GAST水动力数值模型可准确模拟城市洪涝过程,为机器学习方法提供大量㊁可靠的训练数据㊂(2)采用的KNN机器学习算法可有效驱动降雨-内涝数据库,准确表征降雨径流过程,对城市内涝情况进行快速准确预报㊂(3)平台以预报模型为核心,采用气象降雨数据作为驱动进行内涝快速预报预警,可为交通出行和应急管理决策提供直观的可视化展示和数据支撑㊂(4)降雨预报的不确定性是导致预报结果偏差的一个重要因素,模型训练库需要持续更新和扩充,提高预报模型精度㊂参考文献:[1] 程晓陶,刘昌军,李昌志,等.变化环境下洪涝风险演变特征与城市韧性提升策略[J].水利学报,2022,53(07):757-768, 778.[2] 陈吉虎.北京市 7㊃21”特大暴雨对城市水土保持和监测工作的启示[J].水土保持通报,2013,33(06):313-316. 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洪水预测与快速评估系统的模型简芗
洪水预测与快速评估系统的模型简芗
门马;贾衍立;沈涛
【期刊名称】《中国防汛抗旱》
【年(卷),期】2011(21)5
【摘要】1 系统介绍rn通过洪水预测与快速评估系统对洪水泛滥的危险度以及浸水区域的实时预测,用以判断“河川流域有多少降雨量、雨水进入河川后会形成多少洪水流量、根据洪水流量的规模判断浸水将会在何处发生、当浸水发生时其范围是多大”等一系列与洪水泛滥相关的情况。
【总页数】2页(P82-83)
【作者】门马;贾衍立;沈涛
【作者单位】北京博思科空间信息技术有限公司,北京100027;北京博思科空间信息技术有限公司,北京100027;北京博思科空间信息技术有限公司,北京100027【正文语种】中文
【中图分类】P315.9
【相关文献】
1.基于并行计算的洪水灾害快速评估系统研究
2.基于泥石流预测与快速评估系统的防灾减灾解决方案
3.第二版欧洲心脏手术风险评估系统模型对主动脉瓣置换手术患者在院死亡风险预测的评价
4.合肥市震害预测及震害快速评估系统简介
5.基于差分模型和最小二乘法的组合预测模型在实时洪水预报中的应用
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城市洪水预报及分析模型研究_钟登华
多,尾部少,差别较大,依靠水分在土壤中的扩 散作用难以得到调节,故确定灌水定额时必须计 入相应的水量损失。即便是土地平整很好,灌水 要素确定合理的情况下,其田间水的利用率仅可 达到 ". + 。喷灌条件下,土壤水分的不均匀性往往 局限于比较小的范围内,一般认为不会对作物的 生长产生影响,故确定灌水定额时不计因喷洒并 非绝对均匀而产生的水量损失。另一方面,喷灌 一般采用单行多喷头同时喷洒,工作压力差为设 计喷头工作压力的 #"/ 范围以内,设计首尾喷头 的流量差不大于 !"/ 。尽管如此,这部分灌溉水 的损失量是存在的。粗略估算,喷灌与管理精细 的地面灌溉田间水的渗漏损失量相当。 管理良好的土渠,渠系水利用率在井灌条件 下可达到 ". 0 。从水资源开发利用的角度看,渠道 城市防洪的多种模型中,洪水分析模型在原有致洪 自然因素的基础上,着重分析了各种引起洪水的人 为因素,并建立了城市雨洪模型,分析在暴雨洪水 作用下的城市流域洪灾情况。洪水预报模型主要采 用了适于广大湿润半湿润地区的新安江模型。产流 汇流计算时采用三种水源划分:地表径流、壤中 流、地下径流。模型中各参数的选取应用数学迭代 法,其中一些不敏感参数则可以直接按经验取值或 查表取值。将以上洪水分析模型和洪水预报模型应 用于实际洪水过程,结果令人满意,从而表明模型 具有良好的实际应用效果。
然的水文水力特性遭到严重破坏。城市地区洪水观 测资料表明,城市洪峰流量比天然江河高出几倍甚 至几十倍,对人口稠密,工商业发达,建筑物繁多 的市区构成了严重的威胁。因此,对城市洪涝灾害 进行研究并制定相关的减灾对策具有重大的意义。 城市防洪从领域角度可分为洪水分析模型、洪 水预报模型、气象分析模型、气象预报模型、洪水 调度模型等。本文侧重于研究洪水分析和洪水预报 模型。 " "# ! 洪水分析模型 成因分析 为了减小城市洪涝灾害带来的影响,必须先找 到成灾的原因,才能制定相应的减灾对策。城市洪 灾成因复杂,要受制于气候气象、地理环境及河道 情况等多种自然因素。近年来,城市洪灾又更多的 受到了人为因素的影响。包含的主要内容如图 $ 所 示。
防洪决策中洪水灾情智能预测与评估模型的研究的开题报告
防洪决策中洪水灾情智能预测与评估模型的研究的开题报告一、选题的背景和意义随着气候变化和城市化进程的加快,洪涝灾害对经济和社会的影响越来越大。
洪水防治是社会发展的必然要求,而防洪决策在洪水期间尤为重要。
传统的防洪决策主要依赖于经验和人工经验,存在贵、慢、粗、漏等缺点,如何利用先进的技术手段来提升决策水平,成为改进防洪工作的重要方向之一。
二、研究的内容和目标本文旨在研究洪水灾情智能预测与评估模型,通过对已有的数据分析和预测,为防洪决策提供科学依据。
具体研究内容包括以下几个方面:1.对历史数据的分析和统计,寻找与洪水发生相关的特征因素。
2.通过机器学习、神经网络等技术,构建灰色模型、滑动平均模型等预测模型,预测未来洪水的发生概率并评估其灾害程度。
3.将预测结果与已有的防洪措施进行比较,提出针对性的建议和改进措施。
三、研究的方法和步骤本文采取以下方法和步骤来完成研究:1.进行文献调研,了解国内外对防洪决策中的预测模型的研究现状。
2.收集历史的洪涝数据和防洪措施数据,进行预处理和分析,确定与洪水发生相关的特征因素。
3.通过机器学习、神经网络等技术,构建灰色模型、滑动平均模型等预测模型,预测未来洪水的发生概率并评估其灾害程度。
4.将预测结果与已有的防洪措施进行比较,提出针对性的建议和改进措施。
四、预期结果通过对历史数据的分析和预测模型的构建,本研究预期可以得到如下结果:1.构建出针对某特定地区的洪水预测模型,预测未来洪水的发生概率及其灾害程度。
2.评估已有的防洪措施,提出优化的建议和改进措施。
3.提供科学依据,促进防洪决策科学化、信息化水平的提高。
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志 编辑 发 行 工 作取 得 的成 绩 , 针对 存 在 的 主要 问题提 出 了 五 个 方 面 的 要 求 : 要 围绕 防 汛 抗 旱 中心 工 作 , 各 一 为 级 防办 提供 优 质 服 务 ; 二要 依 托 防 汛抗 旱 和 水 利行 业 优
第 2卷 第 5 21年 1 1 期 01 0月 中 国防汛 抗 旱 8 3
鹏 、 西 省 水 利厅 厅 长 张玉 忠 出 席 会 议 , 发 表 讲 话 。 陕 并 中 国水 利 学 会 减 灾专 业 委 员会 秘 书 长 、 志 社 副 社 长周 杂
一
敏 主持 会议 , 志社 副社 长 、 编 丁 留谦 作 2 1 年 度 杂 主 01
束 庆 鹏 副 主 任 在 讲 话 中充 分 肯定 了过 去 一 年 来 杂
有 多 少 降 雨 量 、 水 进 入 河 川 后 会 形 成 多 少 洪 水 流 雨
的 预 测降 雨量 , 图 2 如 所示 。
6 0
5 0
目 4 0 鲁 3 0
量 、 据洪 水流量 的规模 判 断浸水将 会在何 处发生 、 根
当 浸 水 发 生 时 其 范 围 是 多 大 ” 一 系 列 与 洪 水 泛 滥 相 等 关的情况 。 但是 , 些 情 况 的 发生 会 因 为河 川 的 固有 特 性 如流 这 域 面积 、 河道 长度 、 河道 勾 配 、 道 形 状 、 地 使 用情 况 河 土
事 先 设 定 计 算 泛 滥 的地 点 , 合 理 式 算 出 高 峰 流 量 , 用 然 后 通 过 洪 水 到 达 时 间 和 高 峰 流 量 , 用 三 角 法 制 运 作 出 流量 曲 线 图 。
河 道 解析
基于河 川的河道形状数据 , 析洪水 分 可安全通 过的流量
垂 , 装 器 麦 H 鋈鐾 要鏊
川, 在任 何地 点 的水 位和 流速 都 是相 同 的。 流计 算是 在 等
水 流相 等 的情 况下 计算 河道 “ 下能力 流量 ” 流 的方法 。
(2) 等流 计 算 。 道 未 经 过 施 工 的 自然 河 川 , 不 河 河
道 时宽时窄 , 床勾配 时急时缓 , 河 因此 , 川 的水 位 和 河 流 速 不 等 , 样 的 水 流称 为 不等 流 。 等 流 计 算 法 是 计 这 不
如图1 示, 所 以过 去 洪 灾 的历 史 资 料 为 参 考 , 筑 构 洪 水 泛 滥 预测 系统 , 降雨 、 出 、 道 、 对 流 河 泛滥 以及 泛 滥 模 拟 等分 别 进 行 解 析 , 解 析 结 果 整 合 为 一 套 系 统 模 将 型。 因此 , 灾 历 史 数 据 的有 无 , 定 了预 测 系 统 的 内 洪 决
势 , 步增 加杂 志发行 量 ; 要 围绕杂 志近期 发展 目 稳 三
标 , 步 推 进 杂 志 成 为 核 心期 刊 ; 稳 四要 增 强 杂 志 编审 力
量 , 实 杂 志 发 展 各 项 基 础 工 作 ; 要 强化 培 训 沟 通 , 夯 五
着 力 打 造 高素 质 的通 讯 员 队伍 。 杂 志 部分 编 委 会 委 员 、 约 通 讯 员 、 国 七个 流 域 特 全 机 构 防 办和 部 分 省级 防 办 的 主要 负责 同志参 加 了会 议
容 和精 度 。
降 雨解 析 基于 以往洪 灾时的雨量数据 , 分析 引发洪水 泛滥 的降雨特性 基 于以往洪灾时的流量数据 , 分析河 川 的流 出特性
在 很 大 差 别 。 常 会 采 用 气 象 局 发布 的 2 通 4小 时 日雨量
预测 值 。
3 流 出解 析
流 出解 析 是分 析 降 雨 流入 河 川 的过 程 , 解析 结 果 一 般 以单位小 时 内流量变 化 的柱状 图来表 现 , 图 3 如 所示 。
灾之前 , 首 应
图 3 流 量 曲线 图
4 河 道 解 析
如 图4 示 , 所 当计 算 出的 流 出流 量 (Q ) 大于 河 道 本
以小 时 为 单位 , 作 出用 降 雨量 和 降 雨方 式 柱状 图表 示 制
8 中国 防 汛抗 旱 第 2卷 第 5 2 1年 1 2 1 期 01 O月
通 常 利 用 网格 标 高 数据 和 卫 星 影像 数 据 , 作 出计 制 算 泛 滥 地 点 的 河道 断 面数 据 , 通过 等 流 计 算 , 作 出 再 制 此 地 点 的流 下 能力 流量 。
5 泛 滥 解 析
通 过 流 出解 析 得 出 的“ 量 曲 线 图” 以及 通 过河 道 流 、
即 使 在 相 同 降 雨条 件 下 , 由于 河 川 的 流域 面 积 、 河 道 长 等 流 域 特 性 的 不 同 , 造 成 河 川 流 出特 性 出 现 不 会 同 的 结 果 , 时 , 相 同 流 域 特 性 下 , 降 雨 条 件 不 同 在 因
流 出 解析
同 , 会造 成 流 出特性 的不 同结果 。 般 的 方法 是 , 也 一
窿
2 O
1 0
0
5
1 0
1 5
2 O
2 5
3 O
3 5
4 0
4 5
5 O
时间/ h
等 而 发 生 很大 的差 异 , 因此 , 针对 每 条 河 川 的 固 有特 应
性 来 确 定 解析 手法 、 筑预 测 模 型 。 构 预测 模 型 制 作 完 成 后 , 需 结 合 以 往洪 灾 时 的 历 史观 测数 据 ( 量 、 还 雨 流量 、 浸 水 地 点 或 区域 ) 验 证 模 型 的再 现性 、 断模 型 的 预 , 判 测 精度 。
图 4 洪 水 泛 滥 的发 生 条件
洪水 流量 , 再与 “ 下能力 图 ” 照后 , 流 对 预测 发生地 点 。 (2) 滥 流 量 。 泛 当泛 滥 形 态 为 横 越 流 时 , 滥 流 量 泛 为 流量 曲线 图 的流量 中超 出 流下 能力 流 量 的部 分 。
河道 可 承 受 的 “ 下 流量 ” 在 河川 中实地 是 测量 不 流 ,
解 析 得 出 的 “ 下 能 力 流 量 ” 行 泛 滥 解 析 , 测 可 能 流 进 预
发 生 洪水 泛 滥 的地 点 以及 计 算泛 滥 后 的泛 滥流 量 。 (1) 测 发 生 洪 水 泛滥 的地 点 。 水 泛滥 的预 测 , 预 洪 是从 流 出解析 计 算 出的“ 量 曲线 图中” 流 读取 任意 时 间的
会议期 间, 代表 们 对 提 高 办 刊 质 量 、 志 发展 方 向和 应 杂
对 措 施 等开 展 了 热烈 的讨 论 。 议 还对 工 作表 现 突 出 的 会
工作报告。
流域 机 构 、 关 省 份 和特 约通 讯 员 进 行 了表 彰 , 相 并通 过
问卷 调 查 就 进 一 步 提 高 办 刊 水 平 的 相 关 事 项 征 求 了代 表 们 的 意见 。
信 息 资 讯
身可承受 的“ 下能力 ” 流 (Q ) , 发生 洪 水 泛 滥 , 时 会 反 之 , 小 于 河 道 的 “ 下 能 力 ” ) , 不 会 发 生 洪 当 流 (Q 时 则
水 泛滥 。
算 水 流为 不 等 流 时的 “ 道流 下 流量 ” 河 的计 算方 法 。
2 1 年 9 2 ~2 01 月 2 3日, 国家 防办 、 在 陕西 省水 利 厅 、 中 国 水 利 学 会 减 灾 专 业 委 员 会 的 大 力 支持 下 , 中 国 防 ( ( 汛 抗 旱 杂 志 2 1 年 度 特 约 通 讯 员 暨 部 分 编 委 会 议 在 01 西 安 召 开 。 家 防 汛 抗 旱 总 指 挥 部 办 公 室 副 主 任 束 庆 国
信 息 资 讯
洪水预测与快速评估 系统 的模型简介
门 马 贾衍 立 沈 涛
( 京博 思科 空 间信 息技 术有 限公 司 , 京 1 0 2 ) 北 北 00 7
1 系统 介 绍
通 过 洪 水 预 测 与 快 速 评 估 系 统 对 洪 水 泛 滥 的 危 险 度 以 及 浸 水 区 域 的 实 时 预 测 , 以 判 断 “ 川 流 域 用 河
出 来 的 , 般 需 通 过 河道 形状 数 据计 算 。 算 方 法 为 等 一 计
流计 算 和 不等 流 计算 两 种 方 式 。 (1) 流 计 算 。 过 河 道 施 工 、 道 形状 相 同 的 河 等 经 河
6 泛 滥 模 拟
泛滥 模 拟 是 指 利 用泛 滥 解析 求 得 的 泛滥 流 量 , 析 分 预 测 浸水 区域 。 用 计算 地 点 的 泛 滥 流 量 , 用 二 维 不 使 运
垂
2 降 雨解 析
一
莆 娄
图 1预 测模 型 解 析 的流 程
’ 使
f
目
咖 狙 9
般 来说 , 量 越 多 或 者 短 时 间 内雨 量 越 大 , 越 雨 就
时间/ h
容 易 发生 洪 灾 , 是 由于 降雨 量 和 降 雨方 式 的不 同 , 但 也 会 造 成浸 水 地 点 或 区域 产 生 很 大变 化 。 此 , 预 测 洪 因 在
图 2 小 时单 位 降雨 量柱 状 图
灾害 发生 时 的气 象 条件 ( 量 、 雨 气压 、 温 、 向 、 气 风 风
力 等 ) 造 成 降 雨方 式 千 差 万 别 , 会 因此 , 据 历 史 柱 状 根 图 的 波 形推 测 出来 的 预 测结 果 很 可 能 与 实 际 泛 滥值 存
定 流 模 型 , 行 模 拟 泛滥 。 进 制作 浸 水 预 测 区域 图 。 同时 ,
使用 以往 的 洪灾 历 史数 据 , 此模 型 方 案 的再 现性 进 行 对 验证 , 认 此模 型 是 否 合理 。 确