淮河洪水概率预报方法研究及应用

提出一种考虑误差异分布的概率预报方法:根据实测及预报洪水信息,估计不同量级洪水预报误差的概率分布,构造线性似然函数,推求预报流量的后验分布,实现洪水概率预报。以淮河王家坝断面为对象,采用新安江洪水预报模型对1991~2012年28场洪水进行预报并分析误差规律,发现不同量级洪水预报误差的均值差异显著,即误差具有异分布特征。为此,构建误差均值与预报值之间的函数关系,建立以预报流量为条件的误差概率分布。在此基础上,对2场洪水进行概率预报,结果表明基于误差异分布的洪水概率预报模型简单实用;若以概率分布期望值作为定值预报,相较于经验预报结果,精度更高。     

MCP模型在嘉陵江小河坝站洪水概率预报中的应用

在新安江模型预报结果基础上,采用模型条件处理器(MCP)推求以预报值为条件的预报流量条件概率分布函数,从而实现洪水的概率预报。考虑到不同量级洪水其预报误差分布的规律不同,先将流量分级,再利用贝叶斯理论推求不同量级洪水的分段条件概率分布函数。以嘉陵江小河坝断面的洪水概率预报为例的研究结果表明,其置信度90%的预报区间覆盖实测数据的比例平均可达80%以上,区间离散度平均低于0.6,MCP洪水概率预报精度较高;较新安江模型预报精度整体也有所提高。表明MCP不仅可实现概率预报,同时亦具备一定的校正预报能力。     

漳河水库洪水预报抗误差风险研究

洪水预报是防洪减灾非工程措施的一项重要手段,但由于各种不确定性因素的影响,洪水预报结果总是存在着误差.预报误差大小与洪水量级相关,对不同洪水量级的预报误差进行统计分析,利用区间估计原理,估计不同置信水平α(相应风险率为1-α)下可能出现的误差范围,考虑防洪应用中偏安全因素取其上限,称为"最大可能误差".将同一风险率水平下,不同量级洪水与相应可能最大误差建立相关方程,称为"预报误差风险函数". 结合漳河水库实例,首次建立了漳河水库、观音寺水库入库洪水预报误差风险函数,为抗预报误差风险调度合理使用预报成果提供了科学依据.     

基于分位点回归模型的洪水概率预报方法

采用分位点回归模型分析洪水预报的不确定性, 提供洪水预报倾向值( 预报概率分布的中位数) 和 90% 置信度的预报区间成果, 实现了洪水概率预报。基于/ 精度2可靠性0 联合评价指标对分位点回归模型计算的预报倾向值 和预报区间成果进行了评估。在信江流域梅港站的应用结果表明: 基于分位点回归模型提供的倾向值定值预报结 果可进一步提升洪水预报的精度; 同时该模型提供的 90% 预报区间结果具有较高的覆盖率( 约 90% ) 且离散度较小 ( 小于 01 20) , 表明预报区间以较窄的宽度包含了绝大多数的实测值, 预报可靠性较强。     

基于多模型 M CP 方法的洪水概率预报

洪水概率预报通过提供具有一定置信度的预报区间,评估预报结果的可靠度,为防洪调度提供重要依据。以淮河关键防洪断面王家坝为研究对象,分别采用API和新安江(XAJ)确定性模型进行初始的确定性预报,在此基础上,再采用模型条件处理器(MCP)推求不同量级洪水预报流量的条件概率分布函数,实现洪水概率预报。分别从中位数的确定性精度评价和概率预报的可靠度评价两方面对预报结果进行分析,结果表明:MCP洪水概率预报结果不仅具有较高的可靠度,而且其中位数预报与确定性模型结果相比,预报精度整体有所提高,说明MCP具备一定的校正预报能力。     

贝叶斯概率洪水预报模型及其比较应用研究

贝叶斯概率预报系统(BFS)为开发各种概率水文预报模型提供了方法性的框架,选择合理的先验密度和似然函数是其关键问题。利用Copula函数推导了流量先验分布及似然函数的解析表达式,通过数值方法求解后验分布,构建了Copula-BFS模型。以三峡水库汛期入库流量概率预报为例,对所提Copula-BFS模型进行检验,并与水文不确定性处理器(HUP)和基于BP神经网络的贝叶斯洪水概率预报模型(BP-BFS)进行比较。结果表明:Copula-BFS模型后验均值预报可以提高预报精度且略优于现有的模型,具有性质更加优良的预报置信区间。本文所提Copula-BFS模型不需要进行线性-正态假设,适用范围更广,应用更加灵活,为洪水概率预报研究提供一条新途径。     

BFS-HUP模型在潼关站洪水概率预报中的应用

采用马斯京根演算法作为确定性预报模型,并选用贝叶斯预报系统(BFS)的水文不确定性处理器(HUP)作为概率预报模型,获得预报变量的概率分布,实现黄河潼关站洪水的概率预报。将预报变量概率分布的中位数作为定值预报与确定性预报进行对比,发现预报精度有所提高,表明贝叶斯模型的预报校正能力较强。通过设定不同确定性预报精度的情景方案,探讨了确定性预报精度对概率预报可靠度的影响。结果表明,随着确定性预报精度的提高,概率预报区间宽度和离散度均有所减小;HUP洪水概率预报的可靠度对确定性预报的偶然性误差比较敏感,对系统偏差相对不敏感。     

考虑预见期降水的三峡水库区间洪水预报模型研究

 选用长江三峡水库区间流域的历史雨洪资料与短期定量降水预报资料,编制三峡水库区间流域洪水预报模型,并将区间定量降水预报与区间洪水预报模型相耦合,研究了预见期降水对洪水预报的影响。提出了一个随机降水模型,随机生成 500组序列作为降水预报值输入到区间洪水预报模型,并以均值作为预报结果发布。方案比较结果表明,考虑预见期内的降水预报可提高三峡水库的洪水预报精度。     

子牙新河周官屯站洪水预报方案探究

在中国洪水预报系统的应用平台中,采用河北雨洪模型河道演算法,分别建立大水(漫滩行洪)和中小水(主漕行洪)两个不同洪水量级下的子牙新河周官屯站洪水预报方案,通过率定计算选择最优参数,为周官屯站的洪水预报工作积累经验.     

安康水库入库洪水预报误差分布形式

为进一步探讨水库预报入库洪水误差可能服从的概率分布形式,在分析预报入库洪水、实测入库洪水和实际入库洪水之间关系的基础上,采用入库洪水误差的不同定义方式分别生成预报入库洪水误差序列,进而对误差序列的分布类型进行了假设检验和论证。以安康水库为例,分别对正态分布、对数正态分布、Gamma分布等十余种洪水预报误差可能服从的概率分布类型进行验证,结果表明:安康水库入库洪水预报误差序列符合Logistic分布规律,而不符合正态分布、皮尔逊Ⅲ型分布等其他类型分布。同目前广泛采用的正态分布相比,对于一些水库,采用Logistic分布类型可能会更好地表达其入库流量预报误差的概率特性。     

考虑洪水过程预报误差的水库防洪调度风险分析

根据洪水预报确定性系数的定义,推导了洪水过程相对预报误差的标准差与确定性系数的关系,分析了洪水过程预报误差的分布规律;采用水库调洪演算的随机微分方程,解析了方差率与预报误差分布规律的关系,从而将洪水过程预报误差的不确定性转化为库水位过程的不确定性,借以分析水库防洪预报调度的风险水平。以隔河岩水库为例,计算了不同洪水预报精度下水库防洪调度的极限风险率和漫坝风险率,为隔河岩水库开展洪水预报调度提供了科学依据。     

马斯京根分段演算与水箱模型组合在区间洪水过程预报中的应用

介绍了马斯京根流量演算方法和水箱模型,提出了将马斯京根分段分步流量演算方法与水箱模型相结合进行区间洪水预报的方法,并将该方法应用于渭河林家村站、汉江安康水库站的洪水预报的研究中,实践证明该方法合理可行,可以推广应用到其它的区间洪水预报中。     

丹江口水库入库洪水概率预报及调度风险分析

为了科学表示洪水预报中的不确定性和风险信息，以丹江口水库为研究对象，基于Copula贝叶斯方法开展丹江口水库入库洪水流量概率预报，从概率预报期望值的精度、预报区间的优良性以及整体性能3个方面对概率预报结果进行评价，并在此基础上进行丹江口水库调度风险策略分析。结果表明：随着预见期的延长，丹江口水库流量概率预报的不确定性相应增加，精度有所降低；各预见期的概率预报区间总体合理可靠，区间覆盖率均超过0.87;概率预报期望值精度较确定性预报略有提升，不同预见期的连续概率排位分数CRPS始终小于相应的确定性预报的平均绝对误差MAE,较确定性预报MAE的降低幅度均超过25%。研究成果可提供不同方案下水库水位超目标水位的风险信息，为科学风险调度决策提供参考。     

水电站初运期的入库洪水预报模型

水库形成后，江河洪水的流向，流速发生改变，使该流域的诸多水文特征值受到影响，无论是特征值的大小，还是出现的时间都有不得程序的变化，为此，应该建立水电站初运期的洪水预报模型，水电站的初运期入库洪水预报模型是以区间流量为基础条件，将降雨直接参加产汇流计算，这是既简单又可操作性强的洪水预报经验模型，该模型在雅垄江流域的二滩电站的洪水预报中经误差检验评定，精度较高，作业预报效果很好，为此，对二滩水电站在初运期资料短缺条件下的入库洪水预报具有较好的使用价值。     

降水预报与洪水预报耦合应用初探

考虑预见期内的降水预报信息，采用降水预报与洪水预报耦合的方法，选用1998年6月28日至7月2日发生在长江上游三峡区间的一次历史暴雨洪水事件，应用当时所能获取的降水预报资料（主要有常规经验降水预报方法和HIRLAM天气模型方法完成的降水预报）及水位，流量等历史资料，对宜昌站的洪峰流量进行逐日定时模拟预报试验，其中对降水预报信息的考虑仅以简单算术平均，时程均匀分配处理方式，或直接输入水情模型中，结果发现：两种降水预报信息对宜昌站的流量预报均有较好的应用和参考价值。     

水箱模型在三峡入库洪水预报模型研制中的应用

介绍了应用水箱模型建立三峡入库洪水实时连续预报模型的方法。按照河段流量传播时间将入库站(寸滩)以上干、支流划分为若干子河段,各子河段按照计算时段长分成若干单元河段,各单元河段区间降雨径流预报采用水箱模型,河道流量演算采用连续马斯京根法。对河系洪水预报模型的检验表明,预报精度在85%以上,能够满足实时洪水预报的要求。     

三峡水库区间定量降水预报不确定性初探

在过去研究的基础上,对三峡水库区间流域随机降水模型与区间流域洪水预报模型耦合得到的模拟流量序列进一步研究,分析定量降水预报误差对水文预报结果的影响,得到区间流域定量降水预报不确定性的解析解;介绍了定量降水预报不确定性处理器(PUP),并且与区间流域随机降水模型进行比较分析.结果表明,两个模型的精度均高于确定性预报结果,且随机降水模型的精度要高于PUP.     

利用防洪预报调度调整汛限水位的风险分析

通过分析洪水预报误差对调度风险的影响,建立了遭遇不同设计频率洪水时防洪预报调度的调洪结果超过原规划结果的风险率的计算方法,即通过确定超设计与不超设计风险误差域及其发生的概率,将遭遇洪水的发生概率与相应超设计风险误差域的发生概率相结合作为防洪预报调度调整汛限水位的超设计风险率。以白龟山水库为例计算遭遇频率5%、2%、1%和0.05%设计洪水的超设计风险率分别为0、0、0.001 4%和0,其结果介于相应的期望风险率超设计值和最大风险率超设计值之间,表明该方法合理可行。     

白龟山水库洪水预报误差分布规律分析

文章以淮河流域沙颍河水系上白龟山水库为研究背景,建立基于极大熵的水库洪水预报误差分布模型,分析模型求解方法,并得到洪水预报误差分布规律函数和水库的产流方案预报误差极限值。     

天然河流被改变条件下的降雨径流预报模型

天然河流被改变条件下的降雨径流预报是以区间流量为基础条件,将降雨直接参加产汇流计算,这是既简单、可操作性又强的经验模型。该模型在雅砻江流域的二滩水电站初运期的洪水预报中,经误差检验评定,精度较高,作业预报效果良好．具有较好的使用价值。