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
灌区水网包括一维河/渠/沟网和二维农田,其水动力过程在众多闸/坝/泵等复杂调控组合下呈现出典型的跨维度特征,导致难以采用经典耦合方法开展相关动力学模拟与分析。为此,本文对灌区一维河/渠/沟网和二维农田进行统一网格离散,把闸/坝/...灌区水网包括一维河/渠/沟网和二维农田,其水动力过程在众多闸/坝/泵等复杂调控组合下呈现出典型的跨维度特征,导致难以采用经典耦合方法开展相关动力学模拟与分析。为此,本文对灌区一维河/渠/沟网和二维农田进行统一网格离散,把闸/坝/泵等调控工程作为内边界条件,在势能梯度驱动下进行统一数学表征,通过水扩散系数来区分水运动所处的具体区域,构建了灌区水网动力学统一表征模型SkyHydid。采用黑龙江省青龙山灌区北片灌域渠网-农田的实测数据,验证该统一表征方法的计算性能。结果表明,模拟与实测的稻田积水深度及渠道水深过程之间的平均相对误差小于5%,模拟的渠道流量值与采用ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler)实测的流量值之间的平均相对误差小于5%,说明构建的灌区水网动力学统一表征模型SkyHydid能较好的重现渠网和农田水动力过程,为灌区水网模拟与分析提供了可用工具。展开更多
文摘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。
文摘灌区水网包括一维河/渠/沟网和二维农田,其水动力过程在众多闸/坝/泵等复杂调控组合下呈现出典型的跨维度特征,导致难以采用经典耦合方法开展相关动力学模拟与分析。为此,本文对灌区一维河/渠/沟网和二维农田进行统一网格离散,把闸/坝/泵等调控工程作为内边界条件,在势能梯度驱动下进行统一数学表征,通过水扩散系数来区分水运动所处的具体区域,构建了灌区水网动力学统一表征模型SkyHydid。采用黑龙江省青龙山灌区北片灌域渠网-农田的实测数据,验证该统一表征方法的计算性能。结果表明,模拟与实测的稻田积水深度及渠道水深过程之间的平均相对误差小于5%,模拟的渠道流量值与采用ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler)实测的流量值之间的平均相对误差小于5%,说明构建的灌区水网动力学统一表征模型SkyHydid能较好的重现渠网和农田水动力过程,为灌区水网模拟与分析提供了可用工具。
