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基于GPU加速技术的非结构流域雨洪数值模型 被引量:25
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作者 侯精明 张兆安 +4 位作者 马利平 张大伟 向立云 汪煜 李继成 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期567-576,共10页
为高效高精度地模拟流域雨洪过程,应用动力波法求解二维圣维南方程,并耦合水文过程,建立了包含流域降雨产流、汇流、下渗以及洪水演进等过程的高性能流域雨洪数值模型。该模型的优势在于使用非结构网格,可较好地处理不规则边界,准确贴... 为高效高精度地模拟流域雨洪过程,应用动力波法求解二维圣维南方程,并耦合水文过程,建立了包含流域降雨产流、汇流、下渗以及洪水演进等过程的高性能流域雨洪数值模型。该模型的优势在于使用非结构网格,可较好地处理不规则边界,准确贴合复杂地形表面,使得模型能精确计算模拟流域雨洪过程,同时引入GPU技术加速计算,使得大尺度流域雨洪计算成为可能。最后,将模型应用于V型经典算例及2个实际流域雨洪算例,所得结果与实测吻合较好,计算所用时间较短,表明该模型可以快速且精确模拟流域雨洪过程。研究结果有助于实现对实际流域雨洪灾害进行合理高效的预测,为应急抢险工作提供有力支撑。 展开更多
关键词 过程 非结构网格 GPU加速计算 动力波法 数值模拟
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基于全水动力模型的流域雨洪过程数值模拟 被引量:11
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作者 刘菲菲 侯精明 +3 位作者 郭凯华 李东来 许苏秦 张现国 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2018年第6期778-785,共8页
为精确模拟流域降雨成洪过程,该文引入了一套基于二维动力波方法的耦合了水文及水动力过程的数值模型。模型采用二阶Godunov格式的有限体积法来保证计算精度并采用GPU加速技术提高了运算效率。通过模拟理论流域、试验流域和实际流域的... 为精确模拟流域降雨成洪过程,该文引入了一套基于二维动力波方法的耦合了水文及水动力过程的数值模型。模型采用二阶Godunov格式的有限体积法来保证计算精度并采用GPU加速技术提高了运算效率。通过模拟理论流域、试验流域和实际流域的雨洪过程,发现对于特征简单的小流域及地形复杂范围较广的实际流域,模型模拟流量过程、洪峰流量及水位过程与已有解析解或实测结果吻合度均较高。同时应用GPU加速技术有效解决了动力波方法计算量大的问题,在PC机上仅用了51min便完成了具有56万个计算单元的研究流域内一场16h洪水过程的模拟计算。可见该模型是研究流域雨洪过程的理想工具,能够为洪水形成机理的研究及洪涝灾害管理工作提供技术支持。 展开更多
关键词 过程 动力波方法 数值模拟 GPU加速计算
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2017年洞庭湖特大洪水分析 被引量:9
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作者 匡燕鹉 马忠红 《水文》 CSCD 北大核心 2019年第3期92-96,共5页
2017年6月22日至7月1日,湖南省大部分地区发生了持续性强降雨过程。暴雨在湘水、资江、沅水及洞庭湖区来回摆动,三水(湘、资、沅)及湖区周边洪水接近于同时入湖,造成了洞庭湖历史罕见的特大洪水,入湖洪峰出湖洪峰均为1954年以来最大。
关键词 过程 特大暴 水组成 入湖 水遭遇
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基于异构并行的山洪动力演进模型和模拟研究 被引量:3
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作者 王富磊 欧阳朝军 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期16-25,共10页
为建立山区小流域降雨-山洪演进正演模拟和预报方法,构建了从降雨、植被截留、土体入渗、坡面汇流到山洪演进全过程物理模型.采用一阶迎风差分格式求解描述坡面汇流到径流过程的扩散波方程,并在凸地形点采用修正算法确保计算精度和求解... 为建立山区小流域降雨-山洪演进正演模拟和预报方法,构建了从降雨、植被截留、土体入渗、坡面汇流到山洪演进全过程物理模型.采用一阶迎风差分格式求解描述坡面汇流到径流过程的扩散波方程,并在凸地形点采用修正算法确保计算精度和求解简便性.基于CPU(中央处理器)+GPU(图像处理器)异构并行加速技术实现从降雨到山洪动力演进全过程快速模拟,计算效率相对CPU单核提升300倍左右.通过一维构造地形试验、V型槽实验和都江堰龙溪河真实小流域山洪过程分析,验证了当前计算模型和方法的有效性,为基于动力过程的山洪灾害实时预报研究提供参考. 展开更多
关键词 预报 过程 扩散波模型 异构并行 数值模拟
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基于“源-汇”景观的永春县雨洪过程动态分析与风险评估 被引量:2
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作者 闫思嘉 晁云舒 +2 位作者 潘辉 赵佳文 巫丽芸 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2023年第4期286-292,共7页
[目的]探究雨洪过程中不同降雨重现期下“源—汇”景观的时空动态演变特征,并生成雨洪灾害分布格局,从而为“源—汇”景观单元规划与区域雨洪灾害预防提供科学参考。[方法]以永春县景观因子指标数据为基础,引入可反映格局与过程关系的... [目的]探究雨洪过程中不同降雨重现期下“源—汇”景观的时空动态演变特征,并生成雨洪灾害分布格局,从而为“源—汇”景观单元规划与区域雨洪灾害预防提供科学参考。[方法]以永春县景观因子指标数据为基础,引入可反映格局与过程关系的景观“源—汇”理论,基于最小累积阻力模型从景观因子阻力与径流动力平衡关系的角度重新划分“源”“汇”景观。[结果]永春县初始“源”景观空间分布整体特征为“中部最高、西高东低”,且集中在戴云山脉附近,易成为山体径流的源头。永春县在自然排水状态下,易转化为“源”景观的土地利用类型排序为:草地>耕地>建设用地>林地>未利用地。草地一直具有较强的“源”作用,耕地在降雨重现期大于10年后“源”作用增强,建设用地与林地在降雨重现期小于20年时吸收雨水的能力较好,超过20年后建设用地的“源”作用偏强,林地的“汇”作用偏强,未利用地的“源”作用几乎无变化,其吸收雨水的能力有待后续的验证。当降雨重现期为100年时,永春西北部雨洪灾害风险较大,高风险区多集中在一都镇、桂洋镇、东关镇,需重点防患。[结论]永春县雨洪灾害受到西北部山体径流影响,未来应从降低“源”景观、增加“汇”景观的角度深入研究。 展开更多
关键词 过程 “源—汇”景观 最小累积阻力模型 永春县
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GIS支持的小流域雨洪过程模拟与定量计算应用——以南京农业大学白马教科基地为例 被引量:4
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作者 赵丹丹 桑玉昆 +1 位作者 王水源 徐建刚 《遥感信息》 CSCD 2014年第5期118-124,共7页
本文以南京农业大学白马教科基地为实验区,探讨了将GIS和遥感信息应用到微流域划分,借助历史水情数据库和流域社会经济数据库,分析暴雨径流汇水过程,从而计算暴雨径流量、流速和水深。该研究为防洪规划提供有力依据,为中小流域防洪减灾... 本文以南京农业大学白马教科基地为实验区,探讨了将GIS和遥感信息应用到微流域划分,借助历史水情数据库和流域社会经济数据库,分析暴雨径流汇水过程,从而计算暴雨径流量、流速和水深。该研究为防洪规划提供有力依据,为中小流域防洪减灾决策提供科学支持。 展开更多
关键词 GIS 小流域 教科基地 过程 风险评估
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浅析非点源污染对雨洪过程中的水质影响 被引量:1
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作者 赵孟芹 侯炳江 任友山 《黑龙江大学工程学报》 1999年第2期27-30,共4页
利用雨洪过程中污染物浓度变化的试验资料,对非点源污染进行了定量和定性分析,指出非点源在雨洪过程中的作用特点与试验成果有很好的一致性。
关键词 非点源污染 污染负荷 过程
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珠三角地区城市雨洪过程模拟与计算——以佛山市南海区北村水系为例 被引量:1
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作者 宋敏 商良 邵东国 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期260-263,共4页
受城市化快速发展及其内在的土地利用、水系调整、高架桥建设等复杂因素影响,城市降雨、入渗、蒸发、径流及其污染物输移过程已发生很大改变,由此导致的城市内涝与水环境污染等问题已经成为制约当地经济社会可持续发展的重要因素。基于... 受城市化快速发展及其内在的土地利用、水系调整、高架桥建设等复杂因素影响,城市降雨、入渗、蒸发、径流及其污染物输移过程已发生很大改变,由此导致的城市内涝与水环境污染等问题已经成为制约当地经济社会可持续发展的重要因素。基于城市雨洪径流传输过程模拟模型SWMM(Storm Water Management Model)对广东省佛山市南海区北村水系雨洪过程进行模拟计算,分析得到不同降雨和土地利用条件下北村水系雨洪可利用量及径流过程、地表污染物入河量及输移过程规律。结果表明,随降雨频率的减小,北村水系主要控制点的径流总量增大,面源污染物总量增大,通过增加城市绿地面积可以有效地减少洪水总量以及消减洪峰流量。 展开更多
关键词 环境水利 城市化 过程 模拟
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十堰市茅塔河水库“2012·8”雨洪分析
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作者 张培青 闫伟伟 +1 位作者 关洪林 任茂坤 《节水灌溉》 北大核心 2015年第1期52-55,共4页
确保水库大坝安全是水库调度基本原则,湖北省十堰市茅塔河水库流域于2012年8月发生了较大的暴雨洪水,水库的实际水位达到276.1m,超过防洪校核水位达0.56m,大坝的安全受到威胁。根据实测雨量和水位过程,分析了雨洪的相应频率及最高库水... 确保水库大坝安全是水库调度基本原则,湖北省十堰市茅塔河水库流域于2012年8月发生了较大的暴雨洪水,水库的实际水位达到276.1m,超过防洪校核水位达0.56m,大坝的安全受到威胁。根据实测雨量和水位过程,分析了雨洪的相应频率及最高库水位超校核水位的原因,结果表明,本次雨洪频率略高于50年一遇,小于设计洪水频率,但下游河道宣泄洪水的能力有限,为保证下游防洪安全而采取的控制下泄流量的防洪调度方式是导致本次洪水期间库水位超校核水位的主要原因。建议尽快开展下游河道整治,提高下游防洪能力,同时加快建立水库流域山洪灾害预警系统。 展开更多
关键词 茅塔河水库 过程 分析
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城市雨洪过程模拟GPU加速计算效率研究 被引量:21
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作者 龚佳辉 侯精明 +4 位作者 薛阳 张大伟 张兆安 杨少雄 韩浩 《环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期164-169,175,共7页
为量化分析GPU加速技术在城市雨洪过程模拟计算中效率提升效果,采用基于GPU技术的数值模型,对不同降雨及网格分辨率情形下的典型城市雨洪过程进行模拟,并对比分析GPU加速计算效率及其规律。结果表明:城市雨洪过程模拟中,GPU加速技术较CP... 为量化分析GPU加速技术在城市雨洪过程模拟计算中效率提升效果,采用基于GPU技术的数值模型,对不同降雨及网格分辨率情形下的典型城市雨洪过程进行模拟,并对比分析GPU加速计算效率及其规律。结果表明:城市雨洪过程模拟中,GPU加速技术较CPU技术具有优势,不同情形下可提速23.88~158.72倍;在大暴雨和高分辨率网格条件下,GPU模型的提速效果更加明显,相较于短重现期降雨及低分辨率网格情形提升0.29%~8.43%,表明该技术适用于大范围高分辨率问题的模拟。该成果可为城市洪涝过程快速模拟预报提供技术支持。 展开更多
关键词 GPU 城市过程 网格数 计算效率
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雨洪滞留池与蓄水池模式下的雨洪过程研究 被引量:10
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作者 桑国庆 曹升乐 +1 位作者 郝玉伟 魏泽彪 《水电能源科学》 北大核心 2012年第6期45-48,共4页
为研究雨洪滞留池和蓄水池对雨洪过程的不同影响,介绍了雨洪滞留池和蓄水池的特点及设计方法,构建了基于SWMM的雨洪模拟模型,并以济南市某小区为例,采用SWMM模型分别对雨洪滞留池和蓄水池模式下的城市雨洪过程进行了动态模拟。结果表明... 为研究雨洪滞留池和蓄水池对雨洪过程的不同影响,介绍了雨洪滞留池和蓄水池的特点及设计方法,构建了基于SWMM的雨洪模拟模型,并以济南市某小区为例,采用SWMM模型分别对雨洪滞留池和蓄水池模式下的城市雨洪过程进行了动态模拟。结果表明,雨洪滞留池和蓄水池对雨洪的控制作用及效果各有侧重,雨洪滞留池侧重于洪水调节,可通过不同高度的排水孔实时调节自身调蓄容积,对洪水的调节具有持续性,但并不能减小区域内的总径流量。而蓄水池利用自身容积对雨洪进行调节,其调节能力随自身储水量的增大而逐渐减小,当蓄水池水位较高时丧失洪水调节能力,相比雨洪滞留池其侧重于洪水利用。在实际应用中,应根据不同雨洪控制利用目标,结合区域水文特征、下游最大允许流量及工程经济等选择适宜的雨洪控制与利用模式。 展开更多
关键词 滞留池 蓄水池 SWMM 过程模拟
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基于MIKE URBAN的西安市中心城区雨洪过程模拟 被引量:10
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作者 张旭 李占斌 +3 位作者 何文虹 霍春平 时鹏 袁水龙 《水资源与水工程学报》 CSCD 2019年第6期157-163,共7页
城市排水管网的分布与建设是城市基础设施建设的重要组成部分,城市的排水能力关系到城市服务功能的正常运转。通过城市雨洪过程的分析,可以评价城市洪涝灾害。以西安市中心城区为研究对象,利用MIKE URBAN构建排水管网模型,根据模拟结果... 城市排水管网的分布与建设是城市基础设施建设的重要组成部分,城市的排水能力关系到城市服务功能的正常运转。通过城市雨洪过程的分析,可以评价城市洪涝灾害。以西安市中心城区为研究对象,利用MIKE URBAN构建排水管网模型,根据模拟结果对研究区管网排水能力进行评估,分析易涝成因。结果表明:MIKE URBAN能够较好地模拟城市管网水位、流量变化及易涝点的分布情况。根据西安市暴雨强度公式,设计不同重现期(1、2、3、5a)的降雨过程,在1a降雨过程下,研究区90%以上管道处于满流状态,60%以上的检查井发生溢流,满流管段数和溢流井个数会随着降雨频率的增加而增加,但增幅相对减少;管道设计标准普遍偏低、下垫面不透水率增大、地形等因素是导致地面积水的主要原因。研究成果可为城市内涝防治及海绵城市建设提供理论基础和技术支撑。 展开更多
关键词 排水系统 内涝 中心城区 MIKE URBAN 过程模拟 排水能力 西安市
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基于雨洪过程模拟与海绵体建设适宜性评价的城市适应性规划方法——以长汀县汀江上游流域为例
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作者 吴军 徐建刚 +3 位作者 尹海伟 沈舟 明昊霖 曾俊 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第16期7051-7062,共12页
统筹考虑流域海绵体的空间布局及其与雨洪过程的功能耦合关系是解决城市雨洪灾害问题的重要途径。以长汀县汀江上游流域为例,分别使用SWAT和SCS模型模拟雨洪径流和淹没过程,利用InVSET模型评价海绵体建设适宜性,进而对二者的相互关系进... 统筹考虑流域海绵体的空间布局及其与雨洪过程的功能耦合关系是解决城市雨洪灾害问题的重要途径。以长汀县汀江上游流域为例,分别使用SWAT和SCS模型模拟雨洪径流和淹没过程,利用InVSET模型评价海绵体建设适宜性,进而对二者的相互关系进行深入研究,提出基于雨洪过程模拟和海绵体建设适宜性评价的城市适应性规划方法。结果表明:(1)构建的汀江上游流域SWAT和SCS模型可以准确识别出研究区的雨洪产流区、汇流廊道、汇流节点和淹没区域,并反映其空间分布特征;基于InVEST模型结合雨洪调蓄、水源涵养、土壤保持和水质净化等指标实现了定量刻画海绵体建设适宜性的目标,集成雨洪过程模拟与海绵体建设适宜性评价为重构流域海绵系统空间格局提供了一种新的方法。(2)长汀县中心城区低雨洪安全格局面积占其安全格局总面积的37.51%,呈现出沿河道集中分布的特点,使中心城区面临较大的雨洪风险;海绵体建设适宜区域呈现出不均匀分布的特征,高适宜区域占流域总面积的7.91%,集中分布在中心城区北面的大片农田中。通过优化研究区海绵空间格局,并依据地块使用性质设定差异化的管控目标,实现减缓研究区雨洪风险的目标,为海绵城市规划实践提供参考依据。 展开更多
关键词 过程模拟 海绵体建设适宜性 海绵系统空间格局 适应性规划方法
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产流模式空间分布对城市雨洪过程模拟的影响
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作者 刘成帅 许营营 +4 位作者 孙悦 赵晨晨 解添宁 李文忠 胡彩虹 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期28-34,116,共8页
通过耦合网格产流计算模型(GRGM)和暴雨洪水管理模型(SWMM)汇流计算模块构建了GRGM-SWMM模型。以贾鲁河中牟水文站控制流域(包括郑州市中心城区)为研究区,基于18场实测暴雨洪水资料探究了产流模式空间分布对洪水过程模拟精度的影响。结... 通过耦合网格产流计算模型(GRGM)和暴雨洪水管理模型(SWMM)汇流计算模块构建了GRGM-SWMM模型。以贾鲁河中牟水文站控制流域(包括郑州市中心城区)为研究区,基于18场实测暴雨洪水资料探究了产流模式空间分布对洪水过程模拟精度的影响。结果表明:研究区超渗产流模式空间分布面积占比高达72%,城市下垫面仍以超渗产流模式为主;相较于仅考虑超渗产流计算的SWMM,考虑超渗、蓄满和混合等不同产流模式空间分布的GRGM-SWMM模型场次洪水产流量、流量过程模拟精度明显提高,产流量模拟相对误差平均降低33.26%、决定系数平均提高0.089,流量过程模拟均方根误差平均降低5.13 m^(3)/s、纳什效率系数和决定系数分别平均提高0.227、0.207。 展开更多
关键词 城市过程模拟 产流模式 SWMM GRGM-SWMM 郑州市
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基于水动力模型的土地利用格局对流域雨洪过程的影响研究 被引量:4
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作者 孙亚联 李继成 +2 位作者 杨东 白岗岗 郭凯华 《水资源与水工程学报》 CSCD 2020年第6期36-40,46,共6页
为了定量分析不同土地利用对流域雨洪过程的影响,建立流域雨洪水动力数值模型,模拟了王茂沟流域不同土地利用情景方案的地表径流过程,对比流域洪峰流量削减程度。结果表明:在重现期为2、10、50、100 a一遇降雨条件下,对于不同土地利用... 为了定量分析不同土地利用对流域雨洪过程的影响,建立流域雨洪水动力数值模型,模拟了王茂沟流域不同土地利用情景方案的地表径流过程,对比流域洪峰流量削减程度。结果表明:在重现期为2、10、50、100 a一遇降雨条件下,对于不同土地利用情景方案,林地的位置对径流量影响较大;林地位于流域坡面下部时,对洪峰流量的削减作用最大;降雨重现期越长,林地位于流域坡面下部的削峰效果越好。该研究结果在优化流域内土地利用方案规划等方面具有重要意义。 展开更多
关键词 土地利用 流域过程 二维浅水方程 水动力模型 峰流量
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使用Excel绘制雨洪过程线的技巧
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作者 白花琴 《东北水利水电》 2001年第2期31-32,共2页
水文预报中选择场次洪水,在水文分析计算中,为分析洪水特性,针对一次天气过程对应的降水过程,一次洪水过程历时,涨洪历时,洪峰持续时间,洪水的遭遇,洪水的地区组成等,均须绘制雨洪过程线。利用 Excel绘图工具,通过数据的适当... 水文预报中选择场次洪水,在水文分析计算中,为分析洪水特性,针对一次天气过程对应的降水过程,一次洪水过程历时,涨洪历时,洪峰持续时间,洪水的遭遇,洪水的地区组成等,均须绘制雨洪过程线。利用 Excel绘图工具,通过数据的适当变换,就可以实现这一要求。 展开更多
关键词 EXCEL图表 数据转换 过程线
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流域降雨资料合理性检查实例分析
17
作者 段明葳 《科技创新与应用》 2018年第8期195-196,共2页
水文资料主要包括流域降雨和径流资料,降雨资料作为水资源开发利用和防汛抗旱的重要基础数据,其资料精度与合理性审查始终是水文分析计算工作的重要前期工作。文章以2014年伊春河流域降雨资料为例,以单站检查和综合检查两个方面其资料... 水文资料主要包括流域降雨和径流资料,降雨资料作为水资源开发利用和防汛抗旱的重要基础数据,其资料精度与合理性审查始终是水文分析计算工作的重要前期工作。文章以2014年伊春河流域降雨资料为例,以单站检查和综合检查两个方面其资料进行分析,具体项目有单站降雨年内分配;月年总量;不同时段总量;降雨过程;雨洪过程对比等。分析结果表明流域当年降雨资料通过合理性检查相关要求,满足刊印存档和对外发布的标准。 展开更多
关键词 伊春河流域 资料合理性 量时程分布 历时 过程对比
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介绍一种简单实用的雨洪过程线图绘制方法
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作者 刘敏 《广东水利水电》 2007年第6期38-40,共3页
在进行水文分析计算和制定洪水预报方案时,经常需绘制雨洪过程线图,用以分析雨洪特性。由于雨量常使用倒立柱状图表示,而且要同时绘制洪水(水位或流量)过程线,对于不懂计算机编程语言的人来说一般很难实现,只好采用手工点绘,费时费力。... 在进行水文分析计算和制定洪水预报方案时,经常需绘制雨洪过程线图,用以分析雨洪特性。由于雨量常使用倒立柱状图表示,而且要同时绘制洪水(水位或流量)过程线,对于不懂计算机编程语言的人来说一般很难实现,只好采用手工点绘,费时费力。该文结合实例,介绍一种简单实用的雨洪过程线图绘制方法。 展开更多
关键词 过程线图 柱状图 绘制方法
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