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流域产汇流及洪水预报模型(Sky-RyCF)软件平台研发与应用
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作者 周祖昊 王坤 +6 位作者 贾仰文 刘昌军 刘佳嘉 王超 杨明祥 刘慧 翟家齐 《中国水利水电科学研究院学报(中英文)》 北大核心 2026年第2期109-118,133,共11页
为支撑数字孪生流域建设与智慧水利发展,针对当前水文模型物理机制薄弱、功能单一、适应性不足及多模型松散耦合效率低等问题,本研究基于中国水利水电科学研究院自主研发的模型体系,研发了集成气象预报-流域产汇流-洪水预报-水库调度全... 为支撑数字孪生流域建设与智慧水利发展,针对当前水文模型物理机制薄弱、功能单一、适应性不足及多模型松散耦合效率低等问题,本研究基于中国水利水电科学研究院自主研发的模型体系,研发了集成气象预报-流域产汇流-洪水预报-水库调度全链条、通用化的流域产汇流及洪水预报模型软件平台(Runoff Yield and Concen⁃tration in Watersheds and Flood Forecast Model,Sky-RyCF)。该软件以“自然-社会”二元水循环理论为主线,通过标准化接口深度融合了数值气象预报、分布式产汇流、时空变源产流、一二维水动力洪水演进、社会水循环及多目标调度等核心模块,构建了支持多模型耦合集成与可视化建模的一体化平台。应用结果表明:在永定河“23·7”特大洪水复盘模拟中,卢沟桥洪峰预报值4540 m^(3)/s(实测4650 m^(3)/s),泛区淹没面积模拟误差≤2.0%;在松花江流域水资源评估中,主要水文站月径流模拟Nash效率系数均大于0.7,定量揭示了水资源演变规律。该模型具有物理机制强、功能完备、智能通用等特点,实现了水循环多过程的精细化模拟与业务化应用,为水利“四预”(预报、预警、预演、预案)工作和智慧水利业务提供了核心技术支撑。 展开更多
关键词 流域产汇流 洪水预报 二元水循环 模型耦合 数字孪生流域
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基于REW模型的半湿润半干旱地区水文模拟与产流机制分析
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作者 许钦 袁肖琦 +4 位作者 林晓清 金晨 陈星 蔡晶 周宏 《水科学进展》 北大核心 2026年第2期298-309,共12页
为深入理解半湿润半干旱过渡区产流机制差异,提升洪水预报精度,本研究基于物理机制代表性单元流域(REW)模型选取阳泉(半湿润)和岔巴沟(半干旱)流域开展洪水模拟,通过分析模型直接输出的饱和与非饱和产流组分动态,定量识别产流模式及其... 为深入理解半湿润半干旱过渡区产流机制差异,提升洪水预报精度,本研究基于物理机制代表性单元流域(REW)模型选取阳泉(半湿润)和岔巴沟(半干旱)流域开展洪水模拟,通过分析模型直接输出的饱和与非饱和产流组分动态,定量识别产流模式及其主导因素。结果表明:①阳泉流域模拟精度较高(率定期和验证期纳什效率系数(E_(NS))均为0.73),产流模式为饱和与非饱和机制并存的“混合产流”及以非饱和产流为主的“单一产流”。②岔巴沟流域模拟精度偏低(E_(NS)分别为0.68和0.51),产流高度依赖雨强,表现为非饱和主导的“单一产流”。③半湿润区产流受土壤湿度与降雨共同调控,机制动态转换;半干旱区则主要由雨强控制,机制单一稳定。研究表明,REW模型能够有效表征不同流域产流过程及其动态转换,适用于不同产流机制流域,可为深入理解半湿润半干旱过渡区洪水形成机理及物理机制水文模型的精细化应用提供参考。 展开更多
关键词 代表性单元流域(REW)模型 水文模拟 产流机制 径流组成 半湿润流域 半干旱流域
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基于离散微分动态规划和机器学习的水库群调度
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作者 关铁生 尹鑫 +3 位作者 罗涛 冯仲恺 张海滨 马昱斐 《水科学进展》 北大核心 2026年第2期272-285,共14页
针对传统离散微分动态规划(DDDP)应用于水库群调度时存在的“维数灾”与计算效率瓶颈,本文提出一种基于机器学习改进的DDDP(IDDDP)方法。该方法采用基于注意力机制的双向长短期记忆网络,建立“入库流量-时段初末水位”与水库出力之间的... 针对传统离散微分动态规划(DDDP)应用于水库群调度时存在的“维数灾”与计算效率瓶颈,本文提出一种基于机器学习改进的DDDP(IDDDP)方法。该方法采用基于注意力机制的双向长短期记忆网络,建立“入库流量-时段初末水位”与水库出力之间的直接映射关系,以替代传统递推计算,从而大幅降低计算负担。以乌江流域梯级水库群为例,通过设置不同离散精度与系统规模,开展发电调度与电网调峰2类情景的对比试验。结果表明:IDDDP在发电量、负荷率等关键调度指标上与DDDP结果高度一致,相对偏差均控制在工程允许范围内,计算耗时降低1~2个数量级;在丰、枯典型水文年型下亦保持稳定性能。该方法在保证精度的同时显著提升了计算效率,为大规模水库群优化调度提供了可靠且高效的新途径。 展开更多
关键词 水库群调度 维数灾 双向长短期记忆网络 离散微分动态规划
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三峡库区水沙异步驱动机制
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作者 李昕 刘亚 +1 位作者 张为 彭馨雨 《水科学进展》 北大核心 2026年第2期362-373,共12页
洪水期水沙异步是影响三峡水库淤积分布与排沙调度优化的关键过程,但其主控因子时空演变规律及核心驱动机制尚不清晰。基于2003—2020年三峡水库主要水文站实测资料,采用Spearman相关分析、随机森林模型与半理论半经验推导方法,解析三... 洪水期水沙异步是影响三峡水库淤积分布与排沙调度优化的关键过程,但其主控因子时空演变规律及核心驱动机制尚不清晰。基于2003—2020年三峡水库主要水文站实测资料,采用Spearman相关分析、随机森林模型与半理论半经验推导方法,解析三峡库区水沙异步调整的驱动机制。研究表明:从库尾清溪场站至坝前庙河站,入库异步的影响沿程减弱,而洪峰流量等水动力因子和坝前水位边界条件的作用逐渐增强;金沙江下游梯级水库群蓄水后,入库异步对库区中上游的控制作用减弱,库区水动力和坝前水位的影响在近坝段增强;沙峰含沙量并非直接驱动因子,而是通过影响沙峰传播完整性间接发挥作用;从运动学机制上,库区水沙异步沿程变化源于“洪峰沙峰传输速度差”与“入库异步的持续影响”双核驱动,基于此构建的水沙异步时长经验关系,在入库沙峰含沙量大于2 kg/m^(3)情景下,能合理重现沿程水沙异步变化规律(坝前庙河站拟合决定系数为0.74),在一定程度上验证了双核驱动机制的合理性。本研究深化了对大型水库水沙异步输移规律及驱动机制的认知,可为三峡水库沙峰排沙调度优化提供科学支撑。 展开更多
关键词 水沙异步 场次洪水 驱动机制 三峡水库
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三峡运行后长江中游砂卵石河段滩槽演变及通航水动力特征
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作者 杨云平 郑金海 +1 位作者 李明 朱玲玲 《水科学进展》 北大核心 2026年第1期147-160,共14页
流域梯级水库群联合运行后,枢纽下游河床冲刷已引起同流量-枯水位、水面比降和流速等适应性调整,这些要素变化叠加形成的“坡陡流急”会影响船舶通航安全。本文以长江中游砂卵石河段为对象,通过2002—2024年水文泥沙与河床地形等实测数... 流域梯级水库群联合运行后,枢纽下游河床冲刷已引起同流量-枯水位、水面比降和流速等适应性调整,这些要素变化叠加形成的“坡陡流急”会影响船舶通航安全。本文以长江中游砂卵石河段为对象,通过2002—2024年水文泥沙与河床地形等实测数据分析,解析河床冲淤强度与滩槽形态、同流量-枯水位、水面比降及最大流速等变化特征。研究表明:宜昌—大埠街河段枯水河槽、平滩河槽发生了累积性冲刷与深泓下切,洲滩面积先减小后逐渐稳定,深槽面积为增大态势;砂卵石河段同流量-枯水位为累积性下降态势,宜昌—枝城段枯水期水面比降较稳定,枝城—大埠街河段水面比降增大且发生天数增多使得“坡陡”现象增强;沙质河段河床冲刷及同流量-枯水位下降已引起砂卵石过渡段溯源冲刷作用增强,芦家河河段枯水期表层最大流速表征的“流急”特性增强;在无大型人类活动作用下,砂卵石河段的河床仍维持小幅冲刷,随着下游沙质河床段的持续强冲刷,引起砂卵石过渡段“坡陡流急”特性存在增强态势。 展开更多
关键词 滩槽形态 坡陡流急 水位变化 砂卵石河床 长江中游
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降雨诱发的黄土高原淤地坝溃决灾害快速动态评价研究
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作者 王琳 唐倩 +2 位作者 于沭 薛一峰 单熠博 《岩土工程学报》 北大核心 2026年第2期386-394,共9页
超标准降雨导致淤地坝溃决事件频发,亟需开展黄土高原淤地坝溃决灾害快速动态评价研究。以降雨诱发的淤地坝溃决灾害过程为研究核心,构建“雨-洪-沙-溃”灾害评价方法,将“土-水-沙”耦合作用贯穿于溃决灾害全过程,建立淤地坝水沙动力-... 超标准降雨导致淤地坝溃决事件频发,亟需开展黄土高原淤地坝溃决灾害快速动态评价研究。以降雨诱发的淤地坝溃决灾害过程为研究核心,构建“雨-洪-沙-溃”灾害评价方法,将“土-水-沙”耦合作用贯穿于溃决灾害全过程,建立淤地坝水沙动力-溃坝数学模型。并以王茂沟流域2012年“7·15”降雨为实例,开展淤地坝溃决状态快速判定、泥沙补给突变溃决影响规律研究、危险坝体快速定位研究,从而实现溃决灾害快速动态评价。结果表明:采用水沙动力-溃坝数学模型判定黄柏沟^(#)1坝、康河沟^(#)1坝和康河沟^(#)2坝溃决,结果符合实际溃决情况;考虑降雨诱发的径流激增和泥沙补给突变对溃决灾害评价的影响,黄柏沟^(#)1坝、康河沟^(#)1坝和康河沟^(#)2坝洪峰时间分别提前24,21,26 min,洪峰流量分别增大4.24%,1.53%,4.76%,洪峰时间提前,洪峰流量偏大,结果偏安全,有助于提前发出预警;随着降雨量的增大,忽略泥沙作用时所判定的溃坝数量均小于考虑泥沙作用时所判定的结果,泥沙作用不可忽视。 展开更多
关键词 淤地坝 雨-洪-沙-溃 溃决灾害评价 泥沙补给突变
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考虑特征选择的土石坝溃口峰值流量预测模型
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作者 张美满 李晶 +5 位作者 张友明 杨旭 雷天宇 陈瀚 徐津 王玲玲 《水利水电科技进展》 北大核心 2026年第1期54-59,共6页
针对溃口特征维度高且特征间高度相关性导致预测模型性能下降的问题,提出了一种融合Lasso算法和XGBoost模型的土石坝溃口峰值流量预测模型。该模型采用斯皮尔曼相关系数法分析溃口特征间的相关性,使用Lasso算法进行进一步的特征选择,并... 针对溃口特征维度高且特征间高度相关性导致预测模型性能下降的问题,提出了一种融合Lasso算法和XGBoost模型的土石坝溃口峰值流量预测模型。该模型采用斯皮尔曼相关系数法分析溃口特征间的相关性,使用Lasso算法进行进一步的特征选择,并通过剔除冗余特征得到最优特征子集,再将该特征子集输入XGBoost模型进行溃口峰值流量预测。与支持向量回归和岭回归机器学习模型对比结果表明,该模型具有良好的非线性信息挖掘能力,可对高维特征进行有效降维,在减少模型复杂性的同时提高了模型预测精度。 展开更多
关键词 土石坝溃口 峰值流量预测 特征选择 多重共线性 Lasso算法 XGBoost模型
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资水流域多源降水数据融合精度评估及径流模拟应用
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作者 周雪 彭涛 +2 位作者 董晓华 李昌文 刘浩支 《中国农村水利水电》 北大核心 2026年第2期107-113,121,共8页
高分辨率降水数据的获取是准确模拟陆地水循环过程的基础。尽管卫星降水产品在空间代表性和连续性方面具有显著优势,但其较低的空间分辨率和较大的不确定性仍然制约了其在实际应用中的效果。提出了一种基于贝叶斯融合方法的卫星降水与... 高分辨率降水数据的获取是准确模拟陆地水循环过程的基础。尽管卫星降水产品在空间代表性和连续性方面具有显著优势,但其较低的空间分辨率和较大的不确定性仍然制约了其在实际应用中的效果。提出了一种基于贝叶斯融合方法的卫星降水与雨量站观测降水融合框架,以2001-2019年资水流域站点实测降水量为参考,对3种卫星降水产品(CMORPH、GPM和TRMM)及其融合降水产品(MCMORPH、MGPM和MTRMM)的适用性进行评估。研究结果表明:(1)从卫星降水产品来看,日尺度精度相对较低(CC≤0.583,RMSE≥7.57mm),且与各站点的相关性较弱,误差较大(CC<0.44,RMSE>10.21 mm)。而融合降水产品与地面观测数据的CC达到0.988,且能很好地反映资水流域的降水空间分布,但对站点观测降水略有高估(RB中位数为1.72%~11.22%)。(2)在水文效用评估方面,采用站点实测降水驱动的SWAT模型在资水流域表现良好,率定期和验证期的模拟结果均达到了“好”级别。而卫星降水产品在率定期和验证期的径流模拟效果均可达到“满意”等级,其中GPM的NSE分别达到0.59和0.54。融合降水产品MGPM同样表现为“好”,率定期和验证期的NSE分别为0.66和0.68,而MCMORPH和MTRMM均达到了“满意”水平。融合降水产品相比原始卫星降水产品的评价指标值均有明显提升,在研究区域具有更好的适用性。研究结果可为缺资料地区的降水融合和水文模拟提供参考。 展开更多
关键词 卫星降水产品 数据融合 贝叶斯融合 径流模拟 资水流域
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未来极端降水情景下太行山区铁路涵洞集水区洪水特征模拟
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作者 张少龙 张永勇 +2 位作者 李占玲 郝凌霄 翟晓燕 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2026年第1期135-143,共9页
以太行山中段东麓典型铁路涵洞为研究对象,利用偏差校正后的CMIP6多个气候模式预估数据集驱动(hydrologic engineering center's river analysis system,HEC-RAS)二维水动力模型,构建铁路涵洞集水区洪水淹没模拟框架,评估未来极端... 以太行山中段东麓典型铁路涵洞为研究对象,利用偏差校正后的CMIP6多个气候模式预估数据集驱动(hydrologic engineering center's river analysis system,HEC-RAS)二维水动力模型,构建铁路涵洞集水区洪水淹没模拟框架,评估未来极端降水情景下洪水特征(洪峰流量、流速、水深和淹没范围等)的变化。结果表明:经偏差校正后的气候数据与实测数据相关性较好。未来3种不同排放情景(SSP245、SSP370和SSP585)下降水量均呈上升趋势,增幅为9.4%~12.2%。与“23·7”特大暴雨相比,未来极端降水将显著加剧涵洞集水区淹没风险,SSP245和SSP585极端降水情景下涵洞上游水深和淹没面积预计分别增加13.9%~36.9%和6.5%~14.0%。本研究阐明了铁路涵洞不同气候变化情景下洪水响应特征,为铁路水害风险识别与防洪应对提供科学依据。 展开更多
关键词 山区洪水 洪水特征 HEC-RAS 气候变化 铁路涵洞
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耦合物理机制和数据驱动的城市洪涝潮淹没快速模拟
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作者 唐雯雯 刘立军 +1 位作者 张文婷 刘永志 《水电能源科学》 北大核心 2026年第2期16-21,共6页
城市洪水突发性强、损失巨大,传统的基于物理机制的水动力学洪水淹没模拟方法存在建模复杂、计算耗时等缺陷。为了满足城市洪涝潮灾害快速预报预警需求,尝试采用耦合物理机制和数据驱动的方法,以沿海洪涝高风险城市——浙江省临海市为... 城市洪水突发性强、损失巨大,传统的基于物理机制的水动力学洪水淹没模拟方法存在建模复杂、计算耗时等缺陷。为了满足城市洪涝潮灾害快速预报预警需求,尝试采用耦合物理机制和数据驱动的方法,以沿海洪涝高风险城市——浙江省临海市为例进行实证研究,利用基于物理机制的水动力学模型构建大规模样本集,建立洪水淹没深度学习模型,并开展洪水淹没深度学习模型精度评价及性能分析。研究结果表明,与水动力模型相比,耦合模型可以敏感地捕捉洪水演进过程中产生的洪水动态变化,高效准确地模拟淹没水深。由于计算效率高、性能优越和建模过程简单,研究结果有望为洪水淹没的实时短临预报提供支持。 展开更多
关键词 水动力学模型 深度学习模型 卷积神经网络 洪水淹没模拟 临海市
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溃坝洪水经过部分溃决坝体的演进规律
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作者 张力元 许唯临 +1 位作者 张法星 张晓龙 《水科学进展》 北大核心 2026年第1期173-184,共12页
梯级溃坝洪水一旦发生将对下游地区造成毁灭性的灾难,当前混凝土坝的梯级溃决洪水研究中对坝体局部溃决情景的关注较少。本研究采用室内大型水槽试验和理论分析相结合的方法,对溃坝洪水经过垂向部分溃决坝体的演进规律开展了研究。结果... 梯级溃坝洪水一旦发生将对下游地区造成毁灭性的灾难,当前混凝土坝的梯级溃决洪水研究中对坝体局部溃决情景的关注较少。本研究采用室内大型水槽试验和理论分析相结合的方法,对溃坝洪水经过垂向部分溃决坝体的演进规律开展了研究。结果表明:第二级大坝在上游溃坝洪水作用下垂向局部溃决后,其库区会形成涨水负波或降水负波,进而影响上游水深过程;涌浪波对下游坝面的作用压力会呈现出周期性的震荡特点,破碎波对下游坝面的峰值荷载更大,而后迅速降低;建立了溃坝洪水对下游大坝作用压力简化计算方法,计算值与试验结果吻合较好;当第二级坝的垂向溃决高度小于0.2倍坝高时表现为阻滞效应,当其大于0.2倍坝高时则表现为激励效应。本文研究成果可为梯级溃坝洪水灾害风险评估提供参考。 展开更多
关键词 溃坝洪水 部分溃决 作用压力 峰值水深 模型试验
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基于STFS-Urban模型的南京市宁南区域内涝模拟研究
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作者 李泰钢 朱映 +3 位作者 高祎璇 梁益银 卢海鹏 张书亮 《水电能源科学》 北大核心 2026年第3期46-50,共5页
为探究城市内涝现象的时空演变过程,评估STFS-Urban模型在复杂地域环境下的适用性与准确性。基于城市化进程中不透水面扩张、城市道路网络密布及排水管网系统增设的南京市宁南区域,利用耦合水文水动力机制的STFS-Urban模型,选择三场实... 为探究城市内涝现象的时空演变过程,评估STFS-Urban模型在复杂地域环境下的适用性与准确性。基于城市化进程中不透水面扩张、城市道路网络密布及排水管网系统增设的南京市宁南区域,利用耦合水文水动力机制的STFS-Urban模型,选择三场实测降雨数据,通过双向同步耦合方式实现“地表—管网”水量动态交换,运用数值模拟方法解析内涝过程,结合遗传算法优化模型水文参数,对STFS-Urban模型率定和验证,其最高纳什系数0.89,验证了模型参数的精准性。选用两场实测降雨进行STFS-Urban模型应用,进一步验证其适用性。选取不同重现期下短历时设计降雨情景进行内涝模拟分析,结果表明内涝积淹区域集中在城市内环东线以东,淹没深度H>1 m区间的区域主要在研究区中心的道路上。研究成果可为城市雨洪管理提供决策参考。 展开更多
关键词 城市内涝 水文水动力 STFS-Urban 双向同步耦合 精度评估
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基于SkyHydrosat模型的山区洪水模拟复盘研究
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作者 马强 连歆翼 +3 位作者 史朝旭 王浩雯 刘昌军 张晓祥 《中国水利水电科学研究院学报(中英文)》 北大核心 2026年第2期175-187,共13页
2024年7月19日,陕西省商洛市金钱河流域暴发山洪灾害,导致下游桥梁发生垮塌。本文旨在通过对此次灾害的模拟复盘,进一步探究山丘区暴雨洪水的产汇流机理以及此次灾害形成机制,相关成果结论可为未来类似暴雨洪水灾害的防治工作提供技术... 2024年7月19日,陕西省商洛市金钱河流域暴发山洪灾害,导致下游桥梁发生垮塌。本文旨在通过对此次灾害的模拟复盘,进一步探究山丘区暴雨洪水的产汇流机理以及此次灾害形成机制,相关成果结论可为未来类似暴雨洪水灾害的防治工作提供技术支撑。本研究基于SkyHydrosat模型提出针对山区洪水的精细化模拟复盘策略,以15~30 km^(2)小流域为最小计算单元开展分布式水文模拟,阐明流域洪水形成机理,解析事件发生地严坪村2号大桥洪水来源及组成。经与观测数据进行对比,SkyHydrosat金钱河流域模型模拟精度较高。流域内金井河子流域产流量较大,红岩寺镇断面以上区域产流系数超过0.8;社川河子流域产流系数在0.2~0.4之间;马滩河子流域产流系数在0.4~0.6之间。严坪村2号大桥垮塌处在19日曾出现两次洪峰过程,桥梁垮塌主要受该日21时左右由金井河与社川河叠加洪峰影响。经复盘分析,此次山丘区暴雨洪水持续时间长、上游局部产流量大,子流域洪峰在下游叠加且呈现双峰特征。模型结果验证了SkyHydrosat模型对山区洪水过程进行精细化模拟复盘的能力,该模型具备作为通用工具支撑我国洪水灾害事件调查分析的能力。 展开更多
关键词 SkyHydrosat模型 暴雨洪水 灾害复盘 致灾机理 洪水分析
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基于MIKE FLOOD模型的杭州典型城区城市洪涝模拟及风险分析
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作者 张磊磊 刘艳丽 +2 位作者 鲁芳 徐楠涛 宋晓猛 《中国农村水利水电》 北大核心 2026年第3期13-20,共8页
气候变化和城市化进程加速背景下,极端天气事件频繁发生,城市洪涝问题日趋严峻。在多种降雨情景下进行洪涝过程模拟,分析洪涝风险空间分布和演变情况已成为当前研究热点。以杭州市钱塘区某典型区域为例,基于Mike Flood平台耦合Mike Urba... 气候变化和城市化进程加速背景下,极端天气事件频繁发生,城市洪涝问题日趋严峻。在多种降雨情景下进行洪涝过程模拟,分析洪涝风险空间分布和演变情况已成为当前研究热点。以杭州市钱塘区某典型区域为例,基于Mike Flood平台耦合Mike Urban、Mike 11和Mike 21模型,利用实测降雨积水数据对模型进行验证。基于研究区的降雨特性设定六种不同重现期降雨情景,模拟各降雨情景下的雨洪过程,从节点溢流、管网汇流和地表淹没3个过程分析内涝潜在风险,并利用积水深度和积水历时两个指标进行内涝风险区划。结果表明:耦合模型模拟结果与实测值平均误差为5.41%,能够较为准确地模拟真实淹没状况,具有较高的适用性;在高重现期降雨情景下,研究区部分区域存在严重的节点溢流、管道承压运行以及洪水淹没的风险,研究区排水管网设计标准偏低,难以应对极端降雨情景;随着重现期的增加,研究区溢流节点数量、管道充满度、最大淹没水深和各级内涝风险面积均呈现增长趋势,其中道路及其沿线、地势低洼区域、多路段十字交叉路口以及排水口附近为高风险区,需采取针对性防灾措施加以应对。相关研究结果可为完善城市洪涝风险管理工作提供参考。 展开更多
关键词 城市洪涝 MIKE FLOOD模型 耦合模型 风险分析
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基于能量解析的山洪灾害应对新范式及关键问题
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作者 张鑫 严登华 +3 位作者 秦天玲 李晨昊 王子兴 张秀岩 《水科学进展》 北大核心 2026年第2期207-219,共13页
针对基于“雨量—流量”响应关系的传统山洪预报预警体系存在的滞后性和经济壁垒问题,本文旨在从能量演化视角建立山洪灾害早期识别的新途径,将研究视角从灾害“表象”转向其能量“内核”,系统解析山洪灾害“初期势能储备—高位势能向... 针对基于“雨量—流量”响应关系的传统山洪预报预警体系存在的滞后性和经济壁垒问题,本文旨在从能量演化视角建立山洪灾害早期识别的新途径,将研究视角从灾害“表象”转向其能量“内核”,系统解析山洪灾害“初期势能储备—高位势能向动能初始转化—地表势能积蓄与动能汇集”的全过程演化机制。为突破“等雨而警、等雨异洪”的传统模式局限,本文明确山洪成灾过程中能量表征指标内涵界定和能量状态量化映射2个关键科学问题、山洪灾害能量演化过程观测体系和区域高分辨率连续能量场构建2项主要技术瓶颈。研究成果以期为实现山洪灾害防御从“被动响应”向“主动防御”转变提供理论基础和技术路径。 展开更多
关键词 山洪灾害应对 能量演变过程 早期信号识别
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基于高分六号WFV影像的黄河宁蒙段河冰识别研究
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作者 李继清 徐泽辉 +1 位作者 伍海 徐天龙 《中国农村水利水电》 北大核心 2026年第2期91-98,共8页
河冰识别是开展凌汛监测、及时应急响应的技术前提。当前光学卫星遥感作为河冰识别的重要手段,多依赖短波红外波段,且难以同时满足大尺度和较高精度的监测需求,而国产高分六号卫星的宽视场优势为此提供了新的技术可能。针对凌情复杂、... 河冰识别是开展凌汛监测、及时应急响应的技术前提。当前光学卫星遥感作为河冰识别的重要手段,多依赖短波红外波段,且难以同时满足大尺度和较高精度的监测需求,而国产高分六号卫星的宽视场优势为此提供了新的技术可能。针对凌情复杂、地域跨度大的黄河上游宁蒙河段,利用高分六号(GF-6)WFV数据的新增可见光波段,通过分析凌汛期影像中河冰与水体、其他地物的光谱特征差异,选取紫波段(0.40~0.45µm)和黄波段(0.59~0.63µm),提出了一种可以准确识别河道内河冰分布的归一化河冰-水体分类指数模型(NRIWI)。为验证NRIWI的河冰识别性能,对比了其他几种基于可见光波段构建的可用于河冰识别的指数模型,包括归一化差异水体指数(NDWI)、归一化差异未封冻水体指数(NDUWI)、归一化冰川指数(NDGI),在宁蒙河段选取了六个历年多发凌汛的典型区域,包括由水利枢纽工程控制的河段、易发冰塞的弯曲型河段、易受山体阴影影响的峡谷型河段,通过开展河冰识别试验分析并比较了各指数的总体精度、Kappa系数和阈值敏感性。结果表明:各典型区NRIWI的总体精度均高于96%,并且Kappa系数均高于0.9,相较于其他指数模型河冰识别精度更高、区域间差异更小、阈值敏感性更低,其可以有效削减河冰细小特征、冰水易混像元和山体阴影带来的干扰,从而有效识别河冰范围,适用于黄河宁蒙河段中各类凌汛易发河段。 展开更多
关键词 GF-6 WFV 河冰识别 遥感指数 黄河宁蒙段
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基于复杂网络的山地型区域洪涝灾害链风险评估——以北京市门头沟区为例
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作者 卢兴超 徐宗学 +2 位作者 陈浩 叶婉露 王乾勋 《水科学进展》 北大核心 2026年第1期94-106,共13页
揭示山地型城市洪涝灾害链的时空演变机制,解析灾害链的级联效应,量化灾害链的风险水平,可为山地型区域灾害链断链减灾提供技术支撑。以北京市门头沟区历史洪涝灾害和典型“23·7”特大暴雨事件为例,建立山地型区域洪涝灾害链风险... 揭示山地型城市洪涝灾害链的时空演变机制,解析灾害链的级联效应,量化灾害链的风险水平,可为山地型区域灾害链断链减灾提供技术支撑。以北京市门头沟区历史洪涝灾害和典型“23·7”特大暴雨事件为例,建立山地型区域洪涝灾害链风险评估模型,厘清灾害链时空演变关系,评估灾害链风险大小,辨析洪涝灾害链和承灾系统的鲁棒性,提出基于节点防护与重要路径阻断的工程措施和基于灾害监测模拟与避险救援的非工程措施。结果表明:门头沟区洪涝灾害链中城市洪涝(C11)和交通中断(E13)为关键节点,以经济财产损失(G13)为核心的边是灾害链系统的脆弱路径,且是风险爆发的关键出口;灾害链的综合风险值为23.909,其中节点风险贡献80.4%;在采取防灾措施情况下,承灾系统鲁棒性增强,灾害链风险降低,二者呈现负相关关系。借助复杂网络模型厘清山地型城市洪涝灾害链的复杂性,识别关键节点和脆弱边,有助于制定针对性的灾害防控策略和措施。 展开更多
关键词 洪涝灾害链 风险评估 复杂网络 节点 脆弱边 鲁棒性 山地型区域
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基于UE5的洪水淹没范围高精度可视化模拟及验证研究
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作者 鲁家杰 刘少东 +4 位作者 林彦宇 徐嘉阳 冯骥 张泽健 孔鹏飞 《中国农村水利水电》 北大核心 2026年第3期21-27,共7页
为了增强洪水演进过程动态模拟的可视化清晰度,以及提升灾害应急响应效率,研究提出了一种基于Unreal Engine 5(UE5)的洪水淹没范围可视化模拟方法。该方法融合了浅水方程(SWE)水动力模型与虚拟仿真技术,通过整合遥感影像、地形点云等多... 为了增强洪水演进过程动态模拟的可视化清晰度,以及提升灾害应急响应效率,研究提出了一种基于Unreal Engine 5(UE5)的洪水淹没范围可视化模拟方法。该方法融合了浅水方程(SWE)水动力模型与虚拟仿真技术,通过整合遥感影像、地形点云等多源数据,构建了非结构化离散网格的三维地形模型,并结合Fluid Flux进行流体运动过程计算,实现了高精度洪水渲染。通过划定空间锚定点位进行数据实测,对模拟与实测的洪水淹没范围进行了对比分析,结果显示范围吻合度达到98.14%。此外,基于三角剖分算法与向量叉乘原理,本研究采用C语言与蓝图节点混合编程,动态提取淹没边界,实现了曲面淹没面积的实时计算,面积差异率控制在≤1.86%以内。研究结果表明:在可视化效果方面,该方法能够精准刻画复杂地形下的洪水扩散特征,准确呈现洪水沿谷地蔓延的趋势,为决策者提供了直观且准确的洪水演进视图;在精准模拟方面,模拟淹没范围与实际受灾区域的吻合度误差低于2%,证实了该方法具备有效性和可靠性。研究不仅支持在三维场景中交互式推演水流路径,还能够根据动态数据更新洪水淹没范围,为洪灾应急撤离路径规划及防洪工程优化提供了强有力的可视化决策支持。 展开更多
关键词 UE5 SWE水动力模型 虚拟仿真 遥感影像 淹没面积 防洪减灾
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正向和侧向汇流对多孔有压暗涵过流均衡性影响研究
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作者 胡靖宇 刘明潇 +2 位作者 牛岭 孟奔 徐梦鑫 《人民黄河》 北大核心 2026年第1期46-52,共7页
南水北调中线总干渠左岸排水工程众多,排水暗涵进流条件十分复杂,近年河南、河北连发特大暴雨洪水使左岸排洪安全形势十分严峻。以紧邻水库溢洪道且有侧向区间汇流的某左岸排水暗涵为例,针对溢洪道泄洪叠加旁侧入流的典型工况,研究暗涵... 南水北调中线总干渠左岸排水工程众多,排水暗涵进流条件十分复杂,近年河南、河北连发特大暴雨洪水使左岸排洪安全形势十分严峻。以紧邻水库溢洪道且有侧向区间汇流的某左岸排水暗涵为例,针对溢洪道泄洪叠加旁侧入流的典型工况,研究暗涵有压过流的水动力特性以及多孔过流均衡性。通过建立基于RNG k-ε模型的交汇区+暗涵水动力数学模型,开展了上游洪水与不同侧向汇流比组合的数值模拟研究,分析了交汇区的流态、流速分布、湍动能变化及6孔暗涵过流特点,并与物理模型试验结果进行了比对分析。模拟结果显示:随着左侧汇流比的增大,水动力轴线逐渐向右偏移,左右两侧单洞过流的不均匀度最大差值达到0.23,暗涵的过流均衡性及过流能力受到明显干扰;采用导流桩阵可以有效抑制左侧回流,各涵洞过流均衡性得到显著改善,左右不均匀度最大偏差降低27.8%,当地湍动能降低44%,有效提高了暗涵过流能力。 展开更多
关键词 河渠交叉 暗涵 侧向汇流 流速分布 均衡性 导流桩阵
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融合ResNet-18与水动力模型的洪水演进快速预测
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作者 童超 詹晗煜 +3 位作者 崔罡 刘康 欧阳磊 肖宏宇 《水资源保护》 北大核心 2026年第1期129-136,共8页
为实现高精度和高效率洪水演进预测,结合数据驱动与物理建模的双重优势,提出了融合残差神经网络(ResNet-18)与水动力模型Telemac2D的洪水演进快速预测算法,将Telemac2D生成的高精度洪水淹没数据作为训练样本,构建了基于一维ResNet-18的... 为实现高精度和高效率洪水演进预测,结合数据驱动与物理建模的双重优势,提出了融合残差神经网络(ResNet-18)与水动力模型Telemac2D的洪水演进快速预测算法,将Telemac2D生成的高精度洪水淹没数据作为训练样本,构建了基于一维ResNet-18的深度神经网络模型,并利用该模型对黄柏河流域下游尚家河河段洪水淹没水深与演进路径进行了实时动态预测和对比验证。结果表明:构建的ResNet-18模型对240组测试集预报结果的平均绝对误差和均方根误差分别为0.0332 m和0.0898 m,淹没范围的空间分布与Telemac2D模拟结果高度一致,相关系数达0.9981,对测量点水深的预测结果比卷积神经网络模型更精确,且计算效率相较传统水动力模型提升超300倍。 展开更多
关键词 洪水演进 残差神经网络 深度神经网络 Telemac2D 卷积神经网络模型 黄柏河流域
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