基于GPU加速的分布式水文模型并行计算性能 被引量：1

1

作者 庞超 周祖昊 +4 位作者 刘佳嘉 石天宇 杜崇 王坤 于新哲 《南水北调与水利科技（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期33-38,共6页

针对具有物理机制的分布式水文模型对大流域、长序列模拟计算时间长、模拟速度慢的问题,引入基于GPU的并行计算技术,实现分布式水文模型WEP-L(water and energy transfer processes in large river basins)产流过程的并行化。选择鄱阳... 针对具有物理机制的分布式水文模型对大流域、长序列模拟计算时间长、模拟速度慢的问题,引入基于GPU的并行计算技术,实现分布式水文模型WEP-L(water and energy transfer processes in large river basins)产流过程的并行化。选择鄱阳湖流域为实验区,采用计算能力为8.6的NVIDIA RTX A4000对算法性能进行测试。研究表明:提出的基于GPU的分布式水文模型并行算法具有良好的加速效果,当线程总数越接近划分的子流域个数(计算任务量)时,并行性能越好,在实验流域WEP-L模型子流域单元为8712个时,加速比最大达到2.5左右;随着计算任务量的增加,加速比逐渐增大,当实验流域WEP-L模型子流域单元增加到24897个时,加速比能达到3.5,表明GPU并行算法在大尺度流域分布式水文模型计算中具有良好的发展潜力。 展开更多

关键词 基于GPU的并行算法 物理机制 分布式水文模型 WEP-L模型 计算性能

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分布式水文模型构建理论与方法述评 被引量：60

2

作者 张金存 芮孝芳 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期286-292,共7页

回顾了分布式水文模型的发展历程,分析总结了分布式水文模型的构建理论与方法,并对其关键内核——“物理基础”的含义做了深入而新颖的分析。分析了两类当前比较活跃的模型——分布式物理模型与分布式概念性模型中存在的问题及发展前景... 回顾了分布式水文模型的发展历程,分析总结了分布式水文模型的构建理论与方法,并对其关键内核——“物理基础”的含义做了深入而新颖的分析。分析了两类当前比较活跃的模型——分布式物理模型与分布式概念性模型中存在的问题及发展前景,并探讨了综合二者之长的具有物理基础的松散型分布式水文模型的构建思路,以及学者们期待中的基于确定性与随机性耦合的分布式水文模型。 展开更多

关键词 分布式水文模型 物理基础 分布式物理模型 分布式概念性模型

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应用官司河分布式水文模型模拟流域降雨—径流过程 被引量：13

3

作者 于澎涛 徐德应 王彦辉 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期1-9,共9页

由于地理要素 (地形、气候、土壤、植被等 )的空间异质性 ,森林的生态服务功能 ,尤其是涵养水源和保持水土的功能 ,也存在着空间分异。本文根据森林水文过程和森林水文生态功能的形成机理 ,建立了通用性较强的官司河分布式水文模型。官... 由于地理要素 (地形、气候、土壤、植被等 )的空间异质性 ,森林的生态服务功能 ,尤其是涵养水源和保持水土的功能 ,也存在着空间分异。本文根据森林水文过程和森林水文生态功能的形成机理 ,建立了通用性较强的官司河分布式水文模型。官司河模型根据流域内部地理要素的空间异质性把流域分成一系列的单元和作用层 ,以单元和作用层为基本单位 ,连续计算每个单元和作用层的水文过程和水文要素变化 ,包括降雨输入、冠层截留、枯落物层吸水、入渗、蒸散、壤中流、地表径流等 ,进而得到流域水文的时空变化。用此模型模拟了四川绵阳官司河流域的降雨—径流过程 ,计算结果与观测结果基本吻合。 展开更多

关键词 官司河 降雨-径流过程 森林水文 分布式水文模型 森林生态效益 空间异质性

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分布式流域水文模型水量过程模拟——以黄河河源区为例 被引量：19

4

作者 李道峰 吴悦颖 刘昌明 《地理科学》 CSCD 北大核心 2005年第3期299-304,共6页

文章分析了分布式水文模型、遥感和地理信息系统技术在流域径流模拟过程中的结合点,采用数字网格技术,以流域水量变化对地表土地覆被和气候变化响应过程为目的,讨论利用分布式水文模型研究下垫面和气候变化下流域水量响应过程的一般方法... 文章分析了分布式水文模型、遥感和地理信息系统技术在流域径流模拟过程中的结合点,采用数字网格技术,以流域水量变化对地表土地覆被和气候变化响应过程为目的,讨论利用分布式水文模型研究下垫面和气候变化下流域水量响应过程的一般方法,并以黄河河源区为实例进行验证。 展开更多

关键词 地理信息系统 遥感 分布式水文模型 水量过程 黄河河源区

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流域水文模型研究的若干进展 被引量：109

5

作者 吴险峰 刘昌明 《地理科学进展》 CSCD 北大核心 2002年第4期341-348,共8页

计算机技术和一些交叉学科的发展 ,给水文模拟的研究方法带来了根本性的变化。文章阐述了分布式物理水文模型、地理信息系统 (GIS)和遥感 (RS)技术在流域模拟中的应用等方面的进展。指出分布式模型具有良好的发展前景 ,应用 GIS的水文... 计算机技术和一些交叉学科的发展 ,给水文模拟的研究方法带来了根本性的变化。文章阐述了分布式物理水文模型、地理信息系统 (GIS)和遥感 (RS)技术在流域模拟中的应用等方面的进展。指出分布式模型具有良好的发展前景 ,应用 GIS的水文模型尽管有诸多优点 ,但并不能代表模型本身的高质量 ,遥感资料还没有完全融入水文模型的结构中 ,给直接应用带来较大的困难。提出立足于产汇流机理研究 ,建立基于 RS和 GIS的耦合水文模型是研究的趋势 。 展开更多

关键词 水文模型 分布式模型 遥感 地理信息系统 尺度 水文循环

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基于LH-OAT分布式水文模型参数敏感性分析 被引量：34

6

作者 徐会军 陈洋波 +1 位作者 李昼阳 何锦翔 《人民长江》 北大核心 2012年第7期19-23,共5页

为了有效进行分布式水文模型参数的优选,消除模型计算过程中的不确定性,更好地理解参数对水文模拟的影响,开展了模型参数敏感性分析。使用LH-OAT方法,对比分析了3个不同的流域中多个目标函数下的分布式物理水文模型——流溪河模型的参... 为了有效进行分布式水文模型参数的优选,消除模型计算过程中的不确定性,更好地理解参数对水文模拟的影响,开展了模型参数敏感性分析。使用LH-OAT方法,对比分析了3个不同的流域中多个目标函数下的分布式物理水文模型——流溪河模型的参数敏感性,将其参数敏感性归为:极敏感,敏感,一般敏感和不敏感4类。研究表明,模型参数的敏感性并不是一成不变的,在不同流域,不同评价目标下,会发生一定程度的改变。 展开更多

关键词 分布式物理水文模型 LH-OAT 参数敏感性 流溪河模型

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SCE-UA算法在流溪河模型参数优选中的应用 被引量：14

7

作者 徐会军 陈洋波 +2 位作者 曾碧球 何锦翔 廖征红 《热带地理》 北大核心 2012年第1期32-37,共6页

流溪河模型是一个主要用于流域洪水预报的分布式物理水文模型,目前采用手工试错法优选模型参数,虽然该方法在过去的研究中取得了较好的效果,但参数优选过程较为繁琐,需时较长。文中以广州市流溪水库流域为例,采用SCE-UA算法对流溪河模... 流溪河模型是一个主要用于流域洪水预报的分布式物理水文模型,目前采用手工试错法优选模型参数,虽然该方法在过去的研究中取得了较好的效果,但参数优选过程较为繁琐,需时较长。文中以广州市流溪水库流域为例,采用SCE-UA算法对流溪河模型优选参数,并使用优选结果进行模拟检验,取得了较好的效果。研究表明,SCE-UA算法能够快速、有效地进行流溪河模型参数的优选,相比手工试错法具有简单、方便、高效的特点,可应用于分布式流域水文模型的参数自动化优选工作。 展开更多

关键词 流溪河模型 参数优选 SCE-UA 分布式物理水文模型

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流溪河模型Ⅰ:原理与方法 被引量：27

8

作者 陈洋波 任启伟 +1 位作者 徐会军 黄锋华 《中山大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期107-112,共6页

提出了一个流域洪水预报的分布式物理水文模型——流溪河模型。模型分成流域划分、蒸散发计算、产流计算、汇流计算、参数推求5个模块。流域划分模块将一个研究流域沿水平方向划分成一系列的单元,沿垂直方向划分成植被覆盖层、地表层和... 提出了一个流域洪水预报的分布式物理水文模型——流溪河模型。模型分成流域划分、蒸散发计算、产流计算、汇流计算、参数推求5个模块。流域划分模块将一个研究流域沿水平方向划分成一系列的单元,沿垂直方向划分成植被覆盖层、地表层和地下层;蒸散发计算模块根据单元流域上的降雨量及土壤前期湿润指标,计算确定各个单元流域上的蒸散发量;产流计算模块根据单元流域上的降雨量、蒸散发量,计算确定各个单元流域上的产流量,并划分成地表径流、壤中流和地下径流。地表径流根据蓄满产流模式计算,壤中流则根据Campbell公式计算;汇流计算模块将地表径流汇流分成边坡汇流、河道汇流和水库汇流三种类型,对各单元流域上产生的径流量进行逐单元的汇流计算;参数推求模块将模型参数分成不可调参数和可调参数,对不可调参数根据DEM直接计算,对可调参数提出一个逐步迭代求精的过程对参数进行调整。流溪河模型还提出了一整套基于DEM及遥感影像对流域进行单元划分及对河道单元断面尺寸进行估算的方法,解决了目前在大部分流域不能应用分布式物理水文模型的难题。 展开更多

关键词 流域洪水预报 分布式物理水文模型 径流汇流 一维运动波法 一维扩散波法

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基于E-FAST的流溪河模型参数敏感性分析 被引量：9

9

作者 廖征红 陈洋波 +2 位作者 徐会军 严婉玲 任启伟 《热带地理》 北大核心 2012年第6期606-612,632,共8页

基于E-FAST全局定量敏感性分析方法的思想,提出一个针对分布式物理水文模型——流溪河模型的参数敏感性分析方法,包括参数简化及取值范围确定、参数采样及采样次数的确定、敏感性评价指标的选取、参数敏感度计算4个部分。针对我国4个不... 基于E-FAST全局定量敏感性分析方法的思想,提出一个针对分布式物理水文模型——流溪河模型的参数敏感性分析方法,包括参数简化及取值范围确定、参数采样及采样次数的确定、敏感性评价指标的选取、参数敏感度计算4个部分。针对我国4个不同规模的流域(黄龙带水库流域、流溪河水库流域、长湖水库流域和新安江水库流域)开展了分布式物理水文模型参数敏感性分析,并采用4种不同的评价函数进行了对比计算。结果表明,流溪河模型饱和含水率和田间持水率是高度敏感参数,饱和水力传导率、土壤层厚度、土壤特性系数、边坡和河道糙率为敏感参数,其他参数为不敏感参数。 展开更多

关键词 敏感性分析 流溪河模型 分布式物理水文模型 洪水模拟 E-FAST

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基于GLUE方法的分布式水文模型BTOPMC参数不确定性分析 被引量：6

10

作者 周理 冯威 +2 位作者 黎小东 张洪波 敖天其 《水电能源科学》 北大核心 2014年第8期26-29,33,共5页

为了解分布式水文物理模型BTOPMC参数不确定性对模拟精度和预测结果的影响程度,以湄公河为例,采用GLUE方法对BTOPMC参数的不确定性进行了研究。在选定参数的先验分布为均匀分布的基础上,选择用累计似然分布的5%和95%的评价作为预测不确... 为了解分布式水文物理模型BTOPMC参数不确定性对模拟精度和预测结果的影响程度,以湄公河为例,采用GLUE方法对BTOPMC参数的不确定性进行了研究。在选定参数的先验分布为均匀分布的基础上,选择用累计似然分布的5%和95%的评价作为预测不确定性的界限,得到90%置信区间的降雨径流(洪水)过程线。结果表明,大部分时段实测洪水流量都落在了90%置信区间之内,说明采用GLUE方法对BTOPMC模型的参数进行不确定性分析是可行的。 展开更多

关键词 广义似然不确定性估计方法 分布式水文物理模型BTOPMC 不确定性 异参同效 湄公河

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基于GIS的LL-Ⅱ分布式降雨径流模型的结构 被引量：28

11

作者 李兰 钟名军 《水电能源科学》 2003年第4期35-38,共4页

主要讨论了LILAN- 分布水文模型的结构。该模型结构是为水文过程模拟和预报而设计的,它提出了变动生态产流模式,耦合了一维坡面流、一维壤中流、一维地下水流、一维河川径流和二维土壤含水量方程组。通过实际检验,该模型能够明显改善模... 主要讨论了LILAN- 分布水文模型的结构。该模型结构是为水文过程模拟和预报而设计的,它提出了变动生态产流模式,耦合了一维坡面流、一维壤中流、一维地下水流、一维河川径流和二维土壤含水量方程组。通过实际检验,该模型能够明显改善模拟预报精度、增强数值计算稳定性、提高参数优选的运行速度和减少存储空间,能够适合不同水文特征地区的产汇流计算,可以提供流域内任意空间网格的水文计算过程。 展开更多

关键词 数学物理方程 DEM LILAN—Ⅱ分布水文模型 产流 汇流 降雨径流模型 GIS

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河道数据对流溪河模型预报中小河流洪水的影响 被引量：9

12

作者 覃建明 陈洋波 +1 位作者 李明亮 王幻宇 《人民长江》 北大核心 2018年第12期23-29,共7页

针对琴江流域构建了中小河流洪水预报流溪河模型,分别从河道断面形状、断面尺寸和河道分级的角度定量评估了河道特征数据对应用流溪河模型开展中小河流洪水预报的影响。结果表明:河道分级越多,模型模拟洪水的洪峰流量峰值越大、次洪径... 针对琴江流域构建了中小河流洪水预报流溪河模型,分别从河道断面形状、断面尺寸和河道分级的角度定量评估了河道特征数据对应用流溪河模型开展中小河流洪水预报的影响。结果表明:河道分级越多,模型模拟洪水的洪峰流量峰值越大、次洪径流系数越大、洪峰出现时间越早,模拟的洪水过程效果越好;在构建流溪河模型时,假定河道断面为矩形,采用卫星遥感影像估算河道断面尺寸的方法是可行的,模型模拟的洪水过程精度可以满足实际洪水预报的精度要求;利用改进的流溪河模型进行中小河流洪水预报时,以3级河道构建的模型洪水模拟精度最好,可很好地模拟中小河流洪水过程。 展开更多

关键词 洪水预报 中小河流 分布式物理水文模型 流溪河模型 琴江流域

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土地利用变化的水文效应研究进展 被引量：11

13

作者 毛熙彦 蒙吉军 《北京大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期928-936,共9页

通过梳理现阶段相关研究成果,分析土地利用对水资源影响研究在内容和方法层面的发展,并对研究中存在的不确定性来源进行分析。在内容方面,现有研究关注的用地类型更为全面,尺度更加多样,更加关注土地利用变化空间分布的影响,强调土地利... 通过梳理现阶段相关研究成果,分析土地利用对水资源影响研究在内容和方法层面的发展,并对研究中存在的不确定性来源进行分析。在内容方面,现有研究关注的用地类型更为全面,尺度更加多样,更加关注土地利用变化空间分布的影响,强调土地利用与气候变化对水资源影响的区别与联系。在技术方面,情景分析和分布式水文模型应用十分广泛,土地利用变化模型也逐步为更多的研究所采用。随着研究向复杂化和模型化发展,研究中存在的不确定性有所增加,不确定性的量化对于研究的深入发展十分必要。除此之外,分析土地利用规划与水资源管理目标之间的潜在冲突以及在情景构建中考虑水资源变化对土地利用的制约,也应当在未来研究中有所体现。 展开更多

关键词 土地利用变化 水资源 气候变化 分布式水文模型 情景分析 不确定性

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基于RS与GIS技术的分布式水文模型模拟径流变化刍议 被引量：6

14

作者 李道峰 刘昌明 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2004年第4期12-15,共4页

基于遥感和地理信息系统技术的分布式水文模型是目前水文模拟发展的主要方向。分析了分布式水文模型、遥感和地理信息系统技术在流域径流模拟过程中的结合点,并针对流域径流要素对土地覆被和气候变化响应过程为目的,讨论利用分布式水文... 基于遥感和地理信息系统技术的分布式水文模型是目前水文模拟发展的主要方向。分析了分布式水文模型、遥感和地理信息系统技术在流域径流模拟过程中的结合点,并针对流域径流要素对土地覆被和气候变化响应过程为目的,讨论利用分布式水文模型研究土地覆被和气候变化下径流响应过程的一般方法。 展开更多

关键词 RS技术 GIS技术 分布式水文模型 模拟 径流变化

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田头水流域暴雨洪水预报的流溪河模型研究 被引量：6

15

作者 廖征红 陈洋波 +1 位作者 徐会军 何锦翔 《人民长江》 北大核心 2012年第20期12-16,共5页

田头水流域暴雨洪水频发,是广东省中小流域洪水灾害防治的重点,目前尚未针对该流域建立有效的洪水预报模型。采用由我国学者提出的流域洪水预报分布式物理水文模型——流溪河模型,建立了田头水流域暴雨洪水预报模型,运用粒子群法优选了... 田头水流域暴雨洪水频发,是广东省中小流域洪水灾害防治的重点,目前尚未针对该流域建立有效的洪水预报模型。采用由我国学者提出的流域洪水预报分布式物理水文模型——流溪河模型,建立了田头水流域暴雨洪水预报模型,运用粒子群法优选了模型可调参数,获取了较好的模拟效果。实际运用表明,该模型可以用于田头水流域的洪水预报。 展开更多

关键词 洪水预报 分布式物理水文模型 参数优选 中小流域洪水 流溪河模型

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沿渡河流域分布式水文模型的构建与应用 被引量：1

16

作者 张金存 芮孝芳 +1 位作者 宫兴龙 石朋 《中国农村水利水电》 北大核心 2007年第12期13-16,共4页

按照综合分布式概念性水文模型和分布式水文物理模型长处的建模思路,应用改进的格林-安普特下渗理论和地貌水文学的水滴运动理论,建立了一个具有物理基础的松散结构分布式流域水文模型。模型的产流方法融合了邓恩产流理论和霍顿超渗产... 按照综合分布式概念性水文模型和分布式水文物理模型长处的建模思路,应用改进的格林-安普特下渗理论和地貌水文学的水滴运动理论,建立了一个具有物理基础的松散结构分布式流域水文模型。模型的产流方法融合了邓恩产流理论和霍顿超渗产流理论,考虑土壤水分剖面、土壤各向异性和地形坡度等对流域产流的影响;模型的汇流方法利用地貌水文学理论,寻求水文过程与流域地形地貌的相互作用及定量关系,以确定模型参数,其优势在于可以考虑净雨空间分布不均和流速空间分布不均对流域汇流的影响问题。以湿润地区典型流域沿渡河为对象进行水文模拟应用研究,结果良好,说明模型较为可靠。 展开更多

关键词 分布式水文模型 物理基础 松散结构 下渗理论 地貌水文学

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分布式水文模型在森林水文学中的应用 被引量：11

17

作者 于澎涛 《林业科学研究》 CSCD 北大核心 2000年第4期431-438,共8页

在探讨森林水文模型发展历史的基础上 ,着重分析了分布式水文模型的理论基础、类型和特点。与传统的集总式模型相比 ,分布式水文模型考虑了流域内部各地理要素的空间异质性 ,可以反映流域内部水文过程的时空变化 ,从而更加准确地预测自... 在探讨森林水文模型发展历史的基础上 ,着重分析了分布式水文模型的理论基础、类型和特点。与传统的集总式模型相比 ,分布式水文模型考虑了流域内部各地理要素的空间异质性 ,可以反映流域内部水文过程的时空变化 ,从而更加准确地预测自然和人为因素对流域水资源和水环境的影响 ,为流域的科学管理提供可靠的决策依据。景观生态学可以作为分布式模型进一步发展的理论基础 ,地理信息系统 (GIS)技术可以为分布式模型的实现提供技术支持 ,在此基础上 。 展开更多

关键词 分布式水文模型 流域管理 尺度转换 森林水文学

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不同土壤物理属性空间分布对水文过程模拟的影响

18

作者 李相虎 张奇 叶许春 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2013年第5期190-195,309,共6页

基于不同空间分辨率的土壤物理属性数据(土壤田间持水量、孔隙度和饱和水力传导度),运用WATLAC分布式水文模型模拟了西苕溪流域2005—2010年的水文过程。对比评价了土壤物理属性空间分布对地下水补给、土壤蒸发、径流量及其组分的影响... 基于不同空间分辨率的土壤物理属性数据(土壤田间持水量、孔隙度和饱和水力传导度),运用WATLAC分布式水文模型模拟了西苕溪流域2005—2010年的水文过程。对比评价了土壤物理属性空间分布对地下水补给、土壤蒸发、径流量及其组分的影响。结果显示,利用不同空间分辨率土壤物理属性数据模拟的流量过程与实测值都匹配的很好,模拟精度相当,更详尽的土壤属性空间分布信息未能明显提高模型模拟的精度;而对于地下水补给量,高分辨率的土壤属性空间分布会使其模拟结果大幅减小,但对土壤蒸发量则影响较小,两种数据模拟的结果及其空间分布都很接近;同时,虽然土壤物理属性空间分布的分辨率对模拟的径流总量影响甚微,但对基流与地表径流的分割却产生了较大影响。 展开更多

关键词 空间分布 土壤物理属性 水文模拟 地下水补给 土壤蒸发

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白龟山水库入库洪水预报分布式模型研究 被引量：6

19

作者 魏恒志 陈洋波 +3 位作者 刘永强 董礼明 徐章耀 王幻宇 《中国农村水利水电》 北大核心 2017年第9期57-62,66,共7页

白龟山水库流域下垫面条件复杂,人类活动剧烈,洪水受上游昭平台水库影响,洪水预报难度大,采用常规的洪水预报模型无法满足水库防洪调度对洪水预报的精度要求。为了充分发挥水库在淮河流域防洪中的作用,实现水库洪水资源的最大化利用,需... 白龟山水库流域下垫面条件复杂,人类活动剧烈,洪水受上游昭平台水库影响,洪水预报难度大,采用常规的洪水预报模型无法满足水库防洪调度对洪水预报的精度要求。为了充分发挥水库在淮河流域防洪中的作用,实现水库洪水资源的最大化利用,需要高精度的水库入库洪水预报作支撑。采用国内外新一代流域洪水预报模型——流溪河模型开展了白龟山水库入库洪水预报研究。以高分辨率的DEM为依据,构建了白龟山水库入库洪水预报流溪河模型结构,并确定了初始模型参数,采用PSO优化算法,对模型参数进行了自动优选。对白龟山水库实测入库洪水过程进行了模拟,效果明显优于集总式NAM模型,可应用于白龟山水库入库洪水预报。 展开更多

关键词 洪水预报 分布式物理水文模型 流溪河模型

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流域植被类型对洪水径流影响研究 被引量：1

20

作者 刘占洲 敖天其 万育安 《水利科技与经济》 2014年第9期1-4,共4页

流域中的植被类型对其水文响应过程有重要影响。现将分布式水文物理模型BTOPMC用于日本富士川流域,利用1993年9月的洪水资料,对不同种类植被的洪水径流过程进行了比较研究。计算结果表明,不同类型的植被对洪峰流量、洪峰时刻、涨水和退... 流域中的植被类型对其水文响应过程有重要影响。现将分布式水文物理模型BTOPMC用于日本富士川流域,利用1993年9月的洪水资料,对不同种类植被的洪水径流过程进行了比较研究。计算结果表明,不同类型的植被对洪峰流量、洪峰时刻、涨水和退水速率都有一定的影响。 展开更多

关键词 分布式水文物理模型 BTOPMC 植被类型 洪水过程 富士川流域

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