基于动态水位流量关系的水动力洪水预报模型研究

鉴于下边界条件对水动力洪水预报模型精度的影响,采用提高下边界条件的质量来提高洪水预报精度,在考虑中下游地区洪水易受变动回水顶托影响的基础上,提出了动态处理水位流量关系下边界的方法,即利用最新信息,并采用分段线性拟合的方法动态拟合新的水位流量关系作为下一时刻的边界条件进行洪水预报,使模型边界具有一定的实时修正功能。在资水流域水动力洪水预报模型中的应用表明,该方法预报精度较高。     

长江螺山站水位预报研究

运用BP人工神经网络建立了长江螺山站水位预报模型。选取模型影响因子时,用上游站点及本站的前期流量过程反映洪水涨落率、下游站点水位反映下游变动回水的顶托作用。为提高螺山站高水位时的预报精度,提出了以水位流量的时间差分值作为BP网络模型输入和输出的新方法。多个算例的计算结果表明,新方法能进一步提高预报精度,在洪水预报研究中具有推广应用价值。     

BPPR网络模型在寸滩站洪水预报中的应用

以寸滩站为例,针对建立复杂区间入流河段洪水预报系统是水文预报领域的难点、峰值预报精度是洪水预报过程的关键,采用BPPR网络模型,构建了寸滩站BPPR洪水预报模型,并预报了寸潍站2008～2010年的洪水过程.结果表明,该模型对洪峰的映射及洪水过程的模拟精度较高,预报效果理想.     

基于集合卡尔曼滤波的实时校正技术在流域洪水预报中的应用

为提高金华江流域实时洪水预报精度，建立了耦合MIKE 11 NAM与MIKE 11 HD的流域洪水预报模型和基于集合卡尔曼滤波的实时校正模型，实现了金华江流域洪水预报实时校正。流域洪水预报模型对流域内主要站点的模拟效果较好，洪水流量和洪水水位模拟精度较高；实时校正模型在预见期10 h以内，校正效果随预见期增加而降低，在预见期前期可有效降低预报误差。整体上，建立的流域洪水预报模型和基于集合卡尔曼滤波的实时校正模型能够满足金华江流域洪水预报应用要求。     

河段洪峰传播时间预报的非线性演进与分段积分法

本主考虑了洪水波在河道中演进时洪峰流量沿程的变化对流速沿程变化的非线性影响，并考虑了河段中若干支流汇入对干流洪峰传播速度的影响，将洪水分为上游型与区间型两个大类并根据支流汇入情况分为四个亚类。推导了各类洪水其河段洪峰传播时间的分段积分法计算公式。介绍了这些公式在黄河北干流及渭河干流各站超警戒流量大洪水预报软件研制中的应用成果。     

基于卷积神经网络的东苕溪瓶窑水文站水位预报

东苕溪流域的洪水防御对杭嘉湖平原安危至关重要,而瓶窑水文站水位预报是东苕溪流域洪水调度的决策依据。基于二维卷积神经网络,构建了东苕溪瓶窑水文站水位预报方法,选择起涨水位、下游水位、上游水库下泄流量及区间降水量构建特征集,设计了三层二维卷积神经网络结构,对输入特征集进行有效特征提取,采用两层全连接神经网络建立水位预报模型,并利用粒子群算法优化模型参数,进而得到最优模型。东苕溪2007～2020年14场典型洪水过程水位预报实例分析表明,基于卷积神经网络的瓶窑水位预报模型预报精度能达到甲级,预报精度和可靠性较高。     

基于贝叶斯模型平均法的洪水集合概率预报

为提高洪水预报模型的精度和可靠性,基于贝叶斯模型平均方法(BMA),结合水动力学模型和统计相关模型,对秦淮河流域东山站水位进行多模型集合预报并进行模型率定与验证。结果表明,BMA的预报确定性系数CCE均高于水动力学模型和统计相关模型,且均方差RRSME最小;BMA法降低了单一水文预报结果的不确定性,保证洪水预报具备较高的精度,并提供了洪水水位的置信区间,为防洪规划提供了依据。     

K均值聚类分析方法在洪水预报中的应用

针对在洪水预报中历史信息未得到充分利用的问题,采用K均值聚类分析方法对历史洪水进行聚类,并分类进行新安江模型的参数率定,通过计算洪水指标到各聚类中心的距离来判别即将发生洪水的归属类别,根据判别结果采用对应类的参数进行预报。结果表明,该方法扩大了信息的利用量,提高了洪水预报的精度。     

龙角山水库入库洪水实用预报方法对比研究

为提高流域洪水预报精度,以山东半岛龙角山水库为例,利用25场洪水资料,选择降雨径流经验相关法和新安江模型对比分析二者的预报精度。结果表明,降雨径流经验相关法在率定期和验证期的地面径流深预报合格率分别为94.1%、87.5%,精度为甲等级别;新安江模型洪峰、峰现时间和径流深三个预报项目平均合格率在率定期、验证期分别为84.3%、83.3%,精度为乙等级别。与新安江模型相比,降雨径流经验相关法能够对洪量做出更为准确的预报,而新安江模型尽管总体预报精度偏低,但其还能对洪峰和峰现时间做出预报。在实际洪水预报作业中,可采用两种预报方法相结合的方式,取长补短,对各种水文预报要素做出更加准确的预报,从而为水库调度决策提供更有利的技术支撑。     

云峰水库防洪预报调度研究

针对云峰水库无防洪库容与下游防洪需求之间的矛盾,以防御常规洪水及100年一遇以下设计洪水为目标,基于现有的洪水预报方案,采用分步试算的调洪计算方法,将预报累积净雨、库水位及入库流量作为改变水库出流的判别指标,研究制定了云峰水库预报调度方案。结果表明,采用预报调度方案指导水库防洪调度能有效提高下游防洪能力,水库可在短时间内完成预泄,并有充足的退水余量确保水库回蓄,对水库兴利影响甚小,调度方案合理可行。分步试算的调洪计算方法能适应复杂的调度规则,有效解决了水位出流关系在控制水位处存在跳跃间断点的问题。     

结合改进雨量不确定性计算方法的洪水概率预报及其应用

为更准确地预报洪水发生概率,针对传统雨量不确定性计算方法中相对误差估计不准确的问题,将独立同分布中心极限定理引入降雨不确定性计算中,推求一定区域内某次降水过程中面雨量测值的相对偏差、测量误差以及相对误差,实现降雨不确定性概率描述;降雨量概率分布计算与确定性水文预报模型耦合,最终实现考虑降雨不确定性的洪水概率预报,并以滩坑流域2014年间5场洪水过程为例对该方法进行了验证。结果表明,5场洪水预报的确定性系数均在0.89以上,洪峰误差均在9%以内,洪量误差均在7%以内,且预报区间覆盖率均在61%以上。说明结合改进雨量不确定性计算方法的洪水概率预报效果较好,预报精度和覆盖率高,具有一定工程实际意义。     

乌溪江梯级水库洪水预报精度提高的方法

为提高乌溪江梯级水库洪水预报精度,对洪水预报精度的影响因素进行了分析,找出了提高洪水预报精度的方法,即增加自动测报雨量测站点数量、对流域小水电的开发情况进行详细调查并对有调蓄能力的小水电安装压力式水位计进行实时水情自动监测。经过2011、2012年的大洪水预报检验,雨量测站的增设更能反映流域降水实况,小水电的实际出流过程可对洪水初期的扣损进行调整、对中期进行流量修正,预报取得了良好的效果。     

决策树技术在杭嘉湖区水位预报中的应用

针对水动力学模型预报嘉兴水位精度不足的问题,采用水文数据挖掘技术,分析太湖流域杭嘉湖区嘉兴涨退水的主要影响因素及预报方法。结果表明,采用决策树法分析嘉兴水位涨幅与杭嘉湖区面平均雨量的关系,将起涨水位分为高中低三类,推算嘉兴洪峰水位误差较小;针对退水系数随时间非线性递减的问题,分别构建嘉兴超警、超保洪水在大潮、小潮的退水曲线;建议小潮期退水预报要结合最高水位及峰现时间,采用近两年的退水曲线实时分析退水系数,修正因下垫面变化对退水过程的影响,进一步提高预报精度。     

小花间洪水预报模型和经验方法在陆浑水库入库径流过程中的应用对比

为准确预测即将发生的洪水过程,最大限度地减少灾害损失,采用小花间洪水预报模型和经验方法分别对伊河流域的陆浑水库入库径流过程进行了模拟,并将模拟结果与实测流量过程进行了对比分析。结果表明,两种方法模拟结果精度相差不大,均能满足预报精度要求,但小花间洪水预报模型模拟结果整体效果较好,尤其是洪水过程与实测过程比较吻合;经验方法模拟结果稍差,但误差在可接受范围内。两种方法均具有一定实用性,建议两种方法联合运用,将小花间洪水预报模型的洪水预报结果作为指导水库防洪调度的主要依据,经验方法的预报结果作为参考。     

BFS在洪水预报中的应用研究

采用贝叶斯预报系统(BFS)水文不确定性处理器(HUP)对水文预报不确定性进行分析,实现概率洪水预报。以新安江流域水文模型为洪水预报模型提供流量初始预报系列,通过亚高斯模型对流量初始预报系列及实测系列分别进行正态分位数变换,由贝叶斯公式得到预报变量的后验概率分布并进行洪水过程的概率预报,采用分布点估值定值预报,并可通过构造置信区间对点估值预报的不确定性进行评估。以南一水库流域为例,将BFS后验概率分布均值与新安江模型预报进行对比,结果表明BFS可提高预报精度。     

组合预报方法在洪水预报模型中的应用

针对流域水文模型预报中的不确定性问题,采用简单平均、最优线性组合、最优非线性组合三类4种组合方法构建了新安江模型、垂向混合产流模型和Tank模型相结合而组成的组合预报模型,以日照水库和东张水库入库洪水的各种实测特征值作为评价各种组合预报模型计算结果精度的指标,进而优选出相对稳定且精度较高的2种组合预报方法。与新安江模型相比,该组合预报方法在降低水文预报不确定的同时,有效提高了洪水预报精度。     

基于误差修正的BP神经网络模型在河道洪水预报中的应用

针对经典BP神经网络模型,增设误差修正系数,实现网络误差修正权重倾向于输出样本的较大值,据此提出了一种计算输入输出向量的归一化公式,并建立了具有洪峰识别的洪水预报BP网络预报模型。采用新模型对宜昌水文站典型年实测流量过程进行了预测检验,其结果与实测值较吻合,对流量过程及洪峰流量过程的预报精度较经典BP模型高。     

基于洪水预报信息的桓仁水库后汛二期洪水调度规则研究及应用

针对桓仁水库后汛二期存在弃水量大、洪水资源利用率不足、电厂效益低的问题,根据洪水预报信息、洪水预报精度及误差分布,拟定了以"预报累积净雨量"和"库水位"为判别指标的桓仁水库后汛二期洪水调度规则。利用该规则调节5~30年一遇的设计洪水及20场实测洪水,结果表明在不增加原设计防洪风险的情况下,与原设计调洪规则相比,洪水资源和水能资源利用率均得到提高。     

漳河水库入库洪水预报方案研究

在分析漳河水库入库洪水误差特点的基础上．建立了入库洪水产汇流预报方案。并进一步采用自适应实时校正技术，使本次制作的漳河水库洪水预报方案平均确定性系数达到91．09％，洪峰合格率为100％，峰现时间合格率为90．91％。     

洪水扩散波实时水位预报模型及其算法

运用洪水扩散波理论建立了河道水水位实时预报模型，改进了Ｔ．Ｋ．Ｆｏｒｔｃａｃｎｅ时变遗忘因子最不二乘估计时变参数的递推算法，经淮河河段的洪水实时水模拟预报应用，表明所建立的模型和实时递推算法对于河道洪水水位短期预报是有效的。