模块化小流域暴雨洪水分析系统

　　一、技术产品名称

　　模块化小流域暴雨洪水分析系统（FFMS）

　　二、主要功能与先进性

　　主要功能：

　　自主研发的模块化小流域洪水分析系统（FFMS），具有小流域自动划分及参数提取、模块化建模环境、分布式水文模型的前后处理、参数自动率定和手动率定和基于参数化方案的小流域地貌水文响应单元自动划分、基于专家库的小流域分布水文模型的自动建模等功能。FFMS软件主要包含了工程管理、数据管理、流域提取、洪水计算、模型参数率定、模拟成果六大功能模块。

时空变源模型结构图

模型主要功能框架

软件界面

　　先进性：

　　采用模块化、参数化、智能化、可视化和自动化设计思想，并针对小流域暴雨洪水特点提出了时空变源混合产流模型及基于深度学习和层次分析法的无资料主导参数计算理论方法，基于专家库、参数库的无资料小流域模块化设计方案等关键技术。小流域暴雨洪水计算的分布式水文模型主要包括产流计算、汇流计算、基流计算和洪水演进计算四个模块，其中产流模块包括自主提出并研发的基于地貌水文响应单元的时空变源混合产流模型，初损后损法，Green和Ampt损失模型，土壤湿度法和SCS指数法；汇流方法包括SCS单位线、用户自定义单位线和克拉克单位线法。洪水演进计算包括运动波、马斯京根法和滞后演算法。基流计算包括单月常数法和线型水库法；针对河道、溶洞和采空区等渗漏问题，提出了蓄滞算法，很好的解决了河道、溶洞等水量不平衡问题。

　　三、技术指标

　　1、模块化小流域洪水分析软件可在中国湿润地区、半湿润地区和半干旱地区进行应用，且应用效果较好，且远超过国外主流软件。与国外主流商业软件SWAT，HEC，TOPMODEL，VIC，PRMS，TOPKAPI等计算结果对比，计算精度提高30%。

　　2、采用模块化、参数化、智能化、可视化和自动化设计思想，并针对小流域暴雨洪水特点提出了时空变源混合产流模型及基于深度学习和层次分析法的无资料主导参数计算理论方法，基于专家库、参数库的无资料小流域模块化设计方案等关键技术，模型建模实现一键化自动建模。

　　3、可视化操作界面。基于GIS平台开发的可视化小流域洪水分析系统，支持并行计算和图形化界面操作，可实现小流域分布式水文模型流域自动提取、分布式水文全自动搭建、集成专家库和参数库、集成了时空变源混合产流模型及参数化方法、支持流域参数全自动率定等技术。

　　四、主要应用领域

　　模块化小流域洪水分析软件作为一个有用的工具在水利行业内有极广泛的应用领域。小流域洪水分析软件已应用于北京、山东、广西、河南、黑龙江、山西、四川等20余个省的中小流域暴雨洪水计算分析，水资源评价，中小河流洪水预报预警，山洪灾害预报预警，水土保持措施效果评价及水土流失量计算等，在水利、城建、铁路、石化等行业具有广泛的应用。

　　五、应用案例

　　项目成果在河南、福建、山西、吉林、北京等省市的山洪灾害监测预报预警系统中得到全面应用，在山东、广西等20个省的典型流域和部分山洪灾害示范县中得到了广泛应用。已应用于河南省全省山洪灾害预报预警工作中，在河南省2017年6.4洪水，2018年8.17洪水中得到成功应用；在吉林温德河流域2017年7.31洪水、陕西大理河流域2017年7.25洪水、新疆哈密射月沟流域2018年7.31洪水分析、北京石羊沟流域2017年6.18洪水分析、湖北郧阳和四川汶川2019年8.20洪水分析等2017-2019年重大山洪灾害事件中得到实际应用。在北京市7个区水土流失计算和土壤侵蚀监测、广西北海市涠洲岛地表水/地下水联合调度、山西省12个流域的煤炭采空区降雨径流计算分析，湖南中小水库风险分析与预报预警中等得到推广应用。

新疆射月沟水库溃坝分析应用案例

吉林永吉县山洪分析应用案例