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基于等容瞬时单位线的水文模型研究 被引量:2
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作者 闫宝伟 唐仪伟 +2 位作者 刘昱 古东霖 孙明博 《人民长江》 北大核心 2024年第6期92-97,共6页
流域下垫面空间分布的不均匀性对径流的形成有较大影响,流域蓄水容量曲线解决了流域产流空间异质性的问题,但在采用瞬时单位线进行地表汇流计算时,又将其作为空间分布均匀的净雨处理,局部产流并没有实现局部的汇流。考虑汇流时间与蓄水... 流域下垫面空间分布的不均匀性对径流的形成有较大影响,流域蓄水容量曲线解决了流域产流空间异质性的问题,但在采用瞬时单位线进行地表汇流计算时,又将其作为空间分布均匀的净雨处理,局部产流并没有实现局部的汇流。考虑汇流时间与蓄水容量的空间相关性,通过Copula函数构造二者的联合分布,以条件概率的形式反映不同蓄水容量处汇流时间的空间分布特征,进而以等蓄水容量为计算单元,提出了等容瞬时单位线的概念,相当于采用变单位线的方式计算单元产流量的地表径流,从而可以实现局部产汇流计算过程的统一。由此,创建了基于等容瞬时单位线的水文模型IIUHH,并根据Copula函数的类型构建了多种形式的IIUHH,最后选择清江上游作为案例进行验证。结果表明:Clayton型的IIUHH在研究区域表现更优,相比于新安江模型,Nash效率系数可以提高4%~12%,Kling-Gupta效率系数可以提高13%~27%,洪峰相对误差则可降低26%~36%,较大程度上提高了洪峰和洪水过程的模拟精度。研究成果可为流域高精度径流预报提供技术支撑。 展开更多
关键词 等容瞬时单位线 水文模型 蓄水容量 空间相关性 新安江模型 清江
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基于分数瞬时单位线的流域汇流模型研究 被引量:2
2
作者 闫宝伟 段美壮 +3 位作者 江慧宁 李正坤 杨文发 张俊 《人民长江》 北大核心 2020年第8期84-88,共5页
Nash瞬时单位线反映了流域汇流的短程记忆特性,水流的运动过程往往具有历史依赖性和路径依赖性,表现为长记忆性,而分数阶微积分非常适合刻画具有记忆和遗传性质的过程。将Nash汇流系统中微分方程的阶次由整数阶扩展为分数阶,借助拉普拉... Nash瞬时单位线反映了流域汇流的短程记忆特性,水流的运动过程往往具有历史依赖性和路径依赖性,表现为长记忆性,而分数阶微积分非常适合刻画具有记忆和遗传性质的过程。将Nash汇流系统中微分方程的阶次由整数阶扩展为分数阶,借助拉普拉斯变换得出了分数瞬时单位线,用于描述流域汇流的长程记忆性;并选取可以忽略产流误差影响的试验数据对分数瞬时单位线进行验证后,进一步将分数瞬时单位线应用于新安江模型的地表产流计算。结果表明:该模型可以在一定程度上提高高水部分的模拟效果,从而提高整体的模拟精度,但可能受产流误差的影响,洪峰和径流总量的模拟效果并没有得到明显改善。 展开更多
关键词 Nash瞬时单位线 分数瞬时单位线 新安江模型 地表汇流 长程记忆性
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基于地貌瞬时单位线的缺资料小流域水文预报 被引量:14
3
作者 邹霞 宋星原 +2 位作者 袁迪 刘佳明 张素琼 《人民黄河》 CAS 北大核心 2015年第1期11-14,共4页
为使水文预报结果具有更高的精度,在地貌瞬时单位线通用公式的基础上,将面雨量的不均匀性反映到面积率上,从而对初始概率作了适当的调整。另外,考虑坡面汇流相对于河道汇流具有一定程度的滞时,将坡地作为特殊的河流引入地貌瞬时单位线,... 为使水文预报结果具有更高的精度,在地貌瞬时单位线通用公式的基础上,将面雨量的不均匀性反映到面积率上,从而对初始概率作了适当的调整。另外,考虑坡面汇流相对于河道汇流具有一定程度的滞时,将坡地作为特殊的河流引入地貌瞬时单位线,保持了地貌瞬时单位线计算结构的一致性。应用结果表明:改进的地貌瞬时单位线的平均误差为6.02%,而未改进的地貌瞬时单位线的误差为14.70%。 展开更多
关键词 坡面汇流 面雨量 缺资料小流域 地貌瞬时单位线 水文预报
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Nash瞬时单位线推演河道汇流的完整公式 被引量:12
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作者 闫宝伟 郭生练 周建中 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期428-434,共7页
Nash瞬时单位线是基于零初始条件而得到的,没有反映河道汇流的完整过程。通过拉普拉斯变换和数学归纳,推导出了考虑初始槽蓄量退水过程的完整Nash河道汇流公式。分析讨论了公式各项的物理含义,出口断面的流量应是河槽初始槽蓄量的退水... Nash瞬时单位线是基于零初始条件而得到的,没有反映河道汇流的完整过程。通过拉普拉斯变换和数学归纳,推导出了考虑初始槽蓄量退水过程的完整Nash河道汇流公式。分析讨论了公式各项的物理含义,出口断面的流量应是河槽初始槽蓄量的退水过程与上游入流演算结果的叠加,据此建立了一种具有物理概念的河道洪水演算实时校正模型,通过实例分析验证了公式的实用性和合理性。完整公式是更为一般情形下的Nash河道汇流模型,一定程度上丰富和发展了现有Nash汇流理论,并可适当提高河道洪水演算的精度。 展开更多
关键词 河道洪水演算 Nash瞬时单位线 退水流量 实时校正 非零初始条件
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由DEM确定R-V地貌瞬时单位线的研究 被引量:4
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作者 瞿思敏 包为民 +2 位作者 李清生 石朋 赵超 《水文》 CSCD 北大核心 2003年第1期6-9,共4页
介绍了地貌瞬时单位线(R-VGIUH)的基本理论与理论基础。由于以往确定流域单位线需要大量的降雨径流实测资料,试图应用地理信息系统(GIS)技术建立流域数字高程模型(DEM),从而可以仅依据地形资料来确定R-V地貌瞬时单位线,解决无资料地区... 介绍了地貌瞬时单位线(R-VGIUH)的基本理论与理论基础。由于以往确定流域单位线需要大量的降雨径流实测资料,试图应用地理信息系统(GIS)技术建立流域数字高程模型(DEM),从而可以仅依据地形资料来确定R-V地貌瞬时单位线,解决无资料地区的洪水预报问题。以长江三峡区间沿渡河流域为例,取得了较好的成果。 展开更多
关键词 地貌瞬时单位线 地理信息系统 流域数字高程模型 DEM GIS 水文信息 洪水预报
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流域汇流瞬时单位线法中因次问题的商榷 被引量:10
6
作者 高雁 程银才 范世香 《人民黄河》 CAS 北大核心 2008年第8期30-31,共2页
根据流域汇流瞬时单位线法的基本原理与概念,分析了瞬时单位线、S曲线、时段单位线的因次或单位问题,以及由时段单位线转换为实用单位线的实质。认为:以往对于由瞬时单位线转换的时段单位线是"无因次"的提法是不妥的,它应该... 根据流域汇流瞬时单位线法的基本原理与概念,分析了瞬时单位线、S曲线、时段单位线的因次或单位问题,以及由时段单位线转换为实用单位线的实质。认为:以往对于由瞬时单位线转换的时段单位线是"无因次"的提法是不妥的,它应该具有流量的单位,即m3/s。 展开更多
关键词 因次 实用单位线 时段单位线 S曲线 瞬时单位线 汇流计算
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基于地貌扩散和水动力扩散的流域瞬时单位线研究 被引量:17
7
作者 芮孝芳 石朋 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期439-444,共6页
流域汇流是地貌扩散和水动力扩散共同作用的结果。用宽度函数描述地貌扩散 ,用河道响应函数描述水动力扩散 ,从而导出了流域地貌瞬时单位线的表达式。建立了长江三峡区间沿渡河流域的数字高程模型 (DEM) ,由此自动生成了该流域水系 ,并... 流域汇流是地貌扩散和水动力扩散共同作用的结果。用宽度函数描述地貌扩散 ,用河道响应函数描述水动力扩散 ,从而导出了流域地貌瞬时单位线的表达式。建立了长江三峡区间沿渡河流域的数字高程模型 (DEM) ,由此自动生成了该流域水系 ,并提取了流域地貌瞬时单位线公式所需的地貌信息。 2 3场洪水的检验结果表明 :所建议的流域地貌瞬时单位线公式用于流域汇流计算具有较高的精度。 展开更多
关键词 地貌扩散 水动力扩散 流域瞬时单位线 数字高程模型
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基于DEM的流域地貌气候瞬时单位线地貌参数的提取 被引量:7
8
作者 林靓靓 毕华兴 +1 位作者 刘鑫 马娜 《中国水土保持科学》 CSCD 2007年第5期5-10,共6页
地貌参数的提取是水文模型构建的基础,参数的准确与否直接关系到模型的精度。该文研究了基于DEM提取地貌气候瞬时单位线(R-VGIUH)地貌参数的方法:对流域DEM进行填洼处理;提取不同临界支撑面积下的河网;分析临界支撑面积的取值对所提取... 地貌参数的提取是水文模型构建的基础,参数的准确与否直接关系到模型的精度。该文研究了基于DEM提取地貌气候瞬时单位线(R-VGIUH)地貌参数的方法:对流域DEM进行填洼处理;提取不同临界支撑面积下的河网;分析临界支撑面积的取值对所提取的河网总长度和平均坡降的影响;确定反映流域河流地貌发育的流域临界支撑面积;计算流域相应的各项地貌参数。将该方法应用于山西省吉县的冯家圪垛小流域(17.98 km2),提取的河网与实际情况比较符合,计算出的地貌参数河数率(4.6083)、河长率(2.5928)、面积率(3.3999)均符合通过大量自然水系资料分析确定的取值范围。研究方法排除了选取集水面积阈值时的主观性,提高了提取流域地貌参数的精度。 展开更多
关键词 DEM 地貌气候瞬时单位线 地貌参数 临界支撑面积
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考虑水流空间变异性的地貌瞬时单位线研究 被引量:7
9
作者 石朋 芮孝芳 +1 位作者 瞿思敏 陈喜 《水电能源科学》 2008年第2期11-14,共4页
探讨了在非线性的框架下河网结构对流域水文响应的影响,通过考虑水动力参数空间变化的非线性来构建流域地貌瞬时单位线并进而分析对水文过程的影响。以长江三峡区间沿渡河流域为例,计算表明提出的方法能获得较高的计算精度。
关键词 地貌水文学 地貌瞬时单位线 空间变异性 水力几何性质 水动力参数
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变动单位线与纳西瞬时单位线在洪水预报中的应用 被引量:6
10
作者 雷璐 宋星原 +1 位作者 罗鹏 杨琳 《水电能源科学》 北大核心 2011年第3期51-53,共3页
针对洪水预报中采用不同的地面汇流方式影响预报精度的问题,将变动单位线与纳西瞬时单位线法分别应用于湖南省嘉禾子流域的地面汇流部分,采用遗传算法优选产汇流参数,并比较了两种方法的汇流结果。结果表明,采用变动单位线法的建模结果... 针对洪水预报中采用不同的地面汇流方式影响预报精度的问题,将变动单位线与纳西瞬时单位线法分别应用于湖南省嘉禾子流域的地面汇流部分,采用遗传算法优选产汇流参数,并比较了两种方法的汇流结果。结果表明,采用变动单位线法的建模结果优于纳西瞬时单位线法的建模结果。 展开更多
关键词 变动单位线 纳西瞬时单位线 三水源新安江模型 洪水预报 遗传算法
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遗传算法推求瞬时单位线参数并计算流量过程线 被引量:6
11
作者 王桂林 伊学农 刘遂庆 《环境污染与防治》 CAS CSCD 北大核心 2003年第6期367-369,共3页
城市雨水地表径流模型的目的是推求城市雨水地表径流的流量过程线 ,从而模拟雨水的地表径流过程。瞬时单位线法是解决模型的一种方法。由瞬时单位线推求 S曲线和时段单位线 ,可以得到城市雨水口径流的流量过程线。瞬时单位线是该过程的... 城市雨水地表径流模型的目的是推求城市雨水地表径流的流量过程线 ,从而模拟雨水的地表径流过程。瞬时单位线法是解决模型的一种方法。由瞬时单位线推求 S曲线和时段单位线 ,可以得到城市雨水口径流的流量过程线。瞬时单位线是该过程的基础 ,求解瞬时单位线参数 N和 K值是十分重要的。与过去用矩法求解这两个参数比较 ,介绍了用遗传算法来推求瞬时单位线参数的方法和过程 。 展开更多
关键词 遗传算法 瞬时单位线 流量过程线 地表径流模型
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瞬时单位线参数的率定与递归更新对地面径流模拟结果的影响 被引量:3
12
作者 董晓华 邓霞 +2 位作者 薄会娟 李英海 吕翠美 《三峡大学学报(自然科学版)》 CAS 2010年第4期1-5,共5页
在用瞬时单位线进行流域净雨的坡面汇流计算时,需要先率定其2个参数:线性水库的个数n及单个线性水库的调蓄系数K.传统参数率定方法为矩法,研究表明,使用矩法率定所得的瞬时单位线对地面径流的模拟精度较差,需要对参数进行更新.提出了一... 在用瞬时单位线进行流域净雨的坡面汇流计算时,需要先率定其2个参数:线性水库的个数n及单个线性水库的调蓄系数K.传统参数率定方法为矩法,研究表明,使用矩法率定所得的瞬时单位线对地面径流的模拟精度较差,需要对参数进行更新.提出了一个用于瞬时单位线参数更新的递归公式,并研究了参数更新次数对流域地面径流模拟精度的影响.递归方程的推导是针对地面径流过程线的2个主要特征值:洪峰流量和峰现时间,使模拟的洪峰流量和峰现时间尽量接近观测值.应用结果表明,递归公式能够获得比矩法更高的地面径流模拟精度;但应用递归公式的次数不能太多,当超过2次时,模拟精度反而会降低.分析原因认为,递归公式推导的原理,是使洪峰流量和峰现时间的模拟值尽量接近观测值,以它们之间偏离的程度来调整参数n、k的值,但对整个地面径流过程的模拟精度的评判需要考虑整个地面径流过程,而不仅仅是洪峰流量和峰现时间,这是更新次数不应过多的原因. 展开更多
关键词 瞬时单位线 参数率定 更新 递归公式
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由SSNs构建流域地貌瞬时单位线的研究 被引量:6
13
作者 石朋 芮孝芳 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期799-803,共5页
流域汇流受到河网形态的影响,考虑到水系的分形自相似特性,利用在文献[1]基础上改进的方法构造了理想的自相似网络(SSNs),并推导出相应的宽度函数(WF)表达式。以WF为基础,得到流域地貌瞬时单位线。利用生成的单位线对沿渡河流域11场洪... 流域汇流受到河网形态的影响,考虑到水系的分形自相似特性,利用在文献[1]基础上改进的方法构造了理想的自相似网络(SSNs),并推导出相应的宽度函数(WF)表达式。以WF为基础,得到流域地貌瞬时单位线。利用生成的单位线对沿渡河流域11场洪水进行汇流计算,结果表明,所提出的方法应用于流域汇流计算具有较好的精度。 展开更多
关键词 分形 自相似网络 宽度函数 流域地貌瞬时单位线
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一个用于瞬时单位线参数更新的递归公式的推导及应用 被引量:3
14
作者 董晓华 刘冀 +1 位作者 邓霞 薄会娟 《水文》 CSCD 北大核心 2010年第2期36-43,共8页
在应用瞬时单位线(IUH)进行流域汇流模拟时,需要先率定其2个参数:线性水库的个数n及调蓄系数K。研究表明,用传统的矩法率定得到的IUH,对地面径流的模拟精度较差,需要对参数进行更新。此前袁作新给出了一个用于参数更新的递归公式。本文... 在应用瞬时单位线(IUH)进行流域汇流模拟时,需要先率定其2个参数:线性水库的个数n及调蓄系数K。研究表明,用传统的矩法率定得到的IUH,对地面径流的模拟精度较差,需要对参数进行更新。此前袁作新给出了一个用于参数更新的递归公式。本文推导了一个新的递归公式,并与袁作新公式的应用效果进行了对比。新递归方程的推导原理是针对地面径流过程线的2个特征值:洪峰流量和峰现时间,按模拟值与观测值之间的比来调整参数n和K,以使调整后得到的地面径流尽量接近观测值,调整的目标函数选取确定性系数(DC)和误差的均方值(MSE)。将新递归公式和袁作新公式应用于2个案例。结果表明,新递归公式在提高地面径流模拟精度上要优于袁作新公式,对于案例1,新递归公式能提高模拟精度,而袁作新公式则不能;对于案例2,新递归公式提高模拟精度的幅度要高于袁作新公式,DC值提高了1.1%,MSE值降低了14.2%。分析原因认为较大的参数调整幅度可能跨越最优点,而新递归公式对参数的调整幅度小于袁作新公式,从而使其能够找到最优点。应用本文的递归公式时,不宜调整次数过多,否则会降低地面径流模拟精度,对2个案例的最优调整次数均为2次,产生此现象的原因是增加调整次数虽然可以提高对洪峰流量和峰现时间的模拟精度,但不一定能提高对整个地面径流过程的模拟精度。 展开更多
关键词 瞬时单位线 参数更新 递归公式
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流域时变瞬时单位线非线性汇流模型及应用 被引量:2
15
作者 李丽琴 周惠成 顾妍平 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期180-182,共3页
为增强瞬时单位线的适用性,提高流域洪水预报精度,本文在纳什瞬时单位线的基础上,充分考虑流域净雨强度和空间分布不均匀的非线性影响因素,提出时变瞬时单位线(TVIUH)模型.同时建立了综合目标函数确定模型参数,模型简单实用.通过观音阁... 为增强瞬时单位线的适用性,提高流域洪水预报精度,本文在纳什瞬时单位线的基础上,充分考虑流域净雨强度和空间分布不均匀的非线性影响因素,提出时变瞬时单位线(TVIUH)模型.同时建立了综合目标函数确定模型参数,模型简单实用.通过观音阁-葠窝梯级水库的实例检验,证明该模型能较好地处理流域汇流的非线性影响因素,提高汇流预报精度,为水库的防洪调度能提供更为可靠的依据. 展开更多
关键词 时变瞬时单位线 空间分布 净雨强度 汇流 遗传算法 参数率定
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地貌瞬时单位线在滦河中小流域的应用 被引量:3
16
作者 赵兰兰 袁杰 +1 位作者 李磊 王容 《水电能源科学》 北大核心 2020年第5期31-34,共4页
针对中小流域防洪能力薄弱、水文资料缺乏、洪水预报预警难度大的问题,选取滦河两个中小流域,分别采用经验公式法和地形地貌参数法确定流域平均汇流速度,推求相应的地貌瞬时单位线,采用清华大学GBHM产流模型,对该地区2017、2018年暴雨... 针对中小流域防洪能力薄弱、水文资料缺乏、洪水预报预警难度大的问题,选取滦河两个中小流域,分别采用经验公式法和地形地貌参数法确定流域平均汇流速度,推求相应的地貌瞬时单位线,采用清华大学GBHM产流模型,对该地区2017、2018年暴雨洪水进行模拟分析。结果表明,经验公式法推求的瞬时地貌瞬时单位线模拟精度较高,应用效果较好,可推广应用于无资料中小水库洪水预警预报工作中。 展开更多
关键词 地貌瞬时单位线 地形地貌参数 DEM 滦河中小流域
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地貌瞬时单位线研究进展 被引量:36
17
作者 芮孝芳 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第3期345-350,共6页
自从 Rodriguez- Iturbe 等人开创了地貌瞬时单位线的研究以来, 从理论上探讨用流域地形地貌参数定量流域水文响应, 已成为近20 年来水文学中最富有吸引力的研究课题之一。总结了基于 Horton- Strah... 自从 Rodriguez- Iturbe 等人开创了地貌瞬时单位线的研究以来, 从理论上探讨用流域地形地貌参数定量流域水文响应, 已成为近20 年来水文学中最富有吸引力的研究课题之一。总结了基于 Horton- Strahler 河流分级和水系随机模型推导流域地貌瞬时单位线获得的主要研究成果, 对地貌气候瞬时单位线作了综述。 展开更多
关键词 地貌瞬时单位线 地形地貌参数 河流分级
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纳希瞬时单位线参数优化研究 被引量:2
18
作者 马海波 董晓华 刘冀 《三峡大学学报(自然科学版)》 CAS 2014年第3期37-39,共3页
应用矩法推求的纳希瞬时单位线参数还原同次洪水过程存在着与实测洪水过程拟合效果不佳的现象.根据实际洪水预报中对洪峰流量处预报精度要求较高的需要,构建了优选瞬时单位线参数的最优化模型,提出了应用矩法与梯度搜索法联合求解最优... 应用矩法推求的纳希瞬时单位线参数还原同次洪水过程存在着与实测洪水过程拟合效果不佳的现象.根据实际洪水预报中对洪峰流量处预报精度要求较高的需要,构建了优选瞬时单位线参数的最优化模型,提出了应用矩法与梯度搜索法联合求解最优化问题的一套方法,并将矩法与该方法用于同场次暴雨洪水过程计算,计算结果表明,采用本优化模型及解法得出的结果较矩法预报精度有了进一步的改善,且在洪峰中具有较好的还原效果.研究表明优选瞬时单位线参数的最优化模型以及求解方法较之矩法更能得出符合流域汇流特性的单位线参数. 展开更多
关键词 纳希瞬时单位线 洪水 最优化 预报精度 梯度搜索法 汇流
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喀斯特流域空间结构与地貌瞬时单位线应用──以贵州后寨地下河流域为例 被引量:5
19
作者 王腊春 杨晓轩 《南京大学学报(自然科学版)》 CSCD 1995年第4期649-656,共8页
研究区为一喀斯特流域,具有特定的空间结构特征:双重含水介质,不闭合流域边界,二元结构的水系。根据地貌瞬时单位线的概念和方法,划分河系为3级河网,用瞬时单位线法模拟喀斯特水文过程。
关键词 空间结构 地貌瞬时单位线 岩溶水 流域
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异参K的瞬时单位线研究 被引量:1
20
作者 张文华 郭生练 李超群 《水文》 CSCD 北大核心 2009年第3期1-5,共5页
纳希在假设入流过程经过n个具有相同调蓄参数k的线性水库的调蓄的情况下,推导出著名的纳希瞬时单位线。显然相同k值的假设是欠妥的,且求得的水库个数n一般不为整数。作者在各水库调蓄参数k各不相同的情况下,推导出瞬时单位线,并将各水库... 纳希在假设入流过程经过n个具有相同调蓄参数k的线性水库的调蓄的情况下,推导出著名的纳希瞬时单位线。显然相同k值的假设是欠妥的,且求得的水库个数n一般不为整数。作者在各水库调蓄参数k各不相同的情况下,推导出瞬时单位线,并将各水库的k值与相应的河段比降建立了有机的联系,从而扩展了纳希瞬时单位线。 展开更多
关键词 瞬时单位线 拉普拉斯变换 调蓄参数
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