MM5模型及其面向长江流域降雨预报应用试验

基于对MM5数值天气模型(一种中小尺度高分辨率数值天气预报模型)的介绍,阐述了MM5模型面向长江流域实现定量降雨预报的应用设计,其中,重点阐述MM5模式的初始资料、后处理、MM5主模块的物理参数方案选择以及整个系统运行计算机环境、性能等,对MM5的一次降雨预报个例进行定性检验,初步提出MM5模式面向长江流域应用存在的不足等。进一步探讨并改进MM5模型的降雨预报效果,对实现水文气象模型耦合等方面提供一种重要手段,具有较大的科研和应用参考价值。     

长江流域MM5微机降雨预报系统的创建

MM5是一种高分辨有限区域数值天气预报模型,是世界公认的高水平的中尺度数值预报模式之一。在实际应用中,MM5模型运行需要较高的计算机性能条件,一般都在高性能的集群计算机上进行并行运算。主要介绍了在微机环境下构建MM5各模块所需要的软硬件环境、模块运行调试方法,以及面向长江流域的微机降雨预报系统的配置和试运行情况。从系统构建和初步运行效果来看,MM5微机降雨预报系统在一定程度上可满足中小河流或水库地区洪水调度对预见期降雨信息的需求,具有较大的实用和推广价值。     

瑞士RS模型在金沙江流域洪水预报中的应用

为更好地服务于长江流域防汛抗旱及水资源综合管理工作,依托中瑞合作"气候变化下金沙江流域水资源与风险综合管理项目",引进瑞士RS洪水预报模型及系统,以金沙江流域作为试验区,构建了长、中、短期多尺度的RS分布式水文模型。试验应用成果表明:瑞士RS模型对高跨度、多水库、多方式径流补给的金沙江流域具有较强的适用性,模型可运用气象数值产品中降雨、蒸发、气温等数据源完成多尺度洪水预报。预报成果合理可靠,可为电力生产、水资源调配及防汛决策提供技术支撑,同时为该模型扩展至其他流域提供了重要参考。     

中间件技术在多模型洪水预报WEB中的应用

利用中间件技术实现网络环境下的防汛决策应用是目前防汛业务的一个新方向。按照J2EE标准,以中间件技术的应用框架为基础,在MVC软件设计模式的指导下建立了面向Web的洪水预报系统,以期提高软件的可扩展性、可维护性和代码复用率。本文以可拆分子模块的新安江模型和不可拆分子模块的水箱模型为代表,探讨了对于子模块、模型的标准组件及组件库的开发,初步尝试了搭建组件模型及应用方案的过程。最后以一个小流域的实测资料为例,对多模型洪水预报过程以及预报结果对比进行了应用测试。     

长江流域多模式降雨预报效果检验

2016年夏季,长江流域暴雨过程频繁,数值模式预报在防汛预报中起到了重要作用。回顾了2016年6~7月长江流域的降雨过程,对长江水利委员会水文局运行的WRF模型、中国气象局T639模式、欧洲中心细网格降雨预报、日本气象厅数值模型降雨预报与降雨实况进行了对比分析,并选取了一次典型强降雨过程进行个例分析,比较了多种数值模式对长江流域分区面雨量的预报效果。结果表明,长江流域26个分区的预报评分差别较大,区间越小,TS评分越低。总体而言,分辨率较高的ECMWF和WRF模式对强降雨过程的模拟较为精确,尤其是ECMWF的预报具有较高的参考价值。     

基于降雨径流相似性的短期径流预报研究

径流预报是水力发电、防汛抗旱、水资源综合利用、电力生产与保障等的重要依据。针对物理驱动模型在参数率定困难和数据驱动模型预报结果可解释性差的问题，研究提出基于降雨径流相似性的短期径流预报模型，深入分析径流成因，采用数据挖掘技术剖析数据之间的关系以进一步提高预报精度；根据不同时期和量级的产汇流差异进行流量分级，并滚动更新降雨径流信息以实现滚动预报。该研究成果在乌江的应用显示，入库1日、 7日预报结果平均相对误差分别为10.79%、 14.39%，预报效果良好。     

HIRLAM模型及在“96.7”暴雨洪水预报中的试用

洪水预报中一个重要的问题是预见期内的降水，它改变了水雨情边界条件，从而影响洪水预报的有效预见期，因此定量降水预报（ＱＦＦ）引起了们们的高度重视。由世界银行资助的中国－－彤麦合作项目“长江中游暴雨洪水预报”中的一个主要内容就是开展长江流域的ＱＰＦ试验，简介了ＨＩＲＬＡＭ模型结构及运行环境，重新定义了模型参数，移植应用于长江流域。通过对“９６．７”大暴雨的准业务预报试验表明，ＨＩＲＬＡＭ模型在长江流域     

基于陆气耦合模型系统的太湖流域洪水风险预测

为解决太湖流域高密度感潮河网地区水位预报精度难提高、洪水淹涝实时风险评估计算效率低等问题，破解复杂平原河网地区“四预”难题，构建了太湖流域陆气耦合模型系统，该系统包括太湖流域水文水动力学耦合模型与基于水文学法的洪水淹涝风险快速评估模型。在2021年“烟花”台风期间，以欧洲中期天气预报中心(ECMWF)数值模式网格、分区降雨预报为输入，分别应用基于河网多边形与汇流分布式动态单位线的水文水动力学模型预报太湖与河网代表站水位过程与超警超保区域，以及基于水文学法的洪水淹涝风险快速评估模型预测太湖流域洪水淹涝风险区域与强度。研究结果表明：太湖流域陆气耦合模型系统实现了降雨预报网格、分区与河网多边形的耦合，水文水动力模型解决了太湖流域降雨与径流在空间上的均化问题；与分区降雨数值预报相比，网格降雨数值预报预测的超警超保区域、洪水淹涝风险区域与实际情况更加吻合。该系统在“烟花”台风期间的预测预报服务直接支撑了流域洪水与区域涝水科学错峰调度，提升了流域与区域的防汛统一管理水平，有效缓解了下游地区的防洪压力，社会经济效益显著。     

WRF模型在山洪灾害预警预报中的试验应用

为了给无气象观测资料地区提供气象数据,提高定量降雨预报的精度。利用中尺度WRF模式建立了面向长江流域的降雨自动化预报系统,该系统分为气象数据自动下载、模式预报和产品输出3个主要部分,且其运行和产品处理全部实现了自动化。对系统2012年11月至2013年2月的预报能力进行了检验,结果表明,WRF模式能较好预报降水的时间演变,24 h晴雨预报、一般性降雨预报和小雨预报的TS评分较高。个例分析表明,WRF模式能较好地预报降水的时空演变特征,但对极端降水的时空变化特征预报还有欠缺。该系统实现了精细化和定量化的防洪降雨预报,可使预报结果与洪水预警相结合,为山洪灾害预警平台的搭建提供了技术支持。     

三峡明渠截流期短期降雨预报实践

对三峡明渠截流期短期降雨预报实践分别从信息保障、预报手段等技术准备方面进行了总结,对截流期降雨天气特征进行了分析,并对截流期短期降雨预报进行了检验,同时对短期降雨预报实践中存在的问题进行了总结,认为短期降雨预报通过改进通信手段、预报作业方式,加强预报会商,可以提高预报效率和预报准确率,但要做到预报的定时、定点、定量,还须开发一套适合长江流域的本地化的短中期数值天气预报模型,并在业务预报工作中不断完善.     

三峡水库中期水文气象耦合预报应用试验及探讨

长江三峡河道因水库的建设已成为水库库区，回水长度迭600km，改变了三峡河道原有的产汇流规律，造成水情预报有效预见期大幅缩短，加大了三峡地区水情预报的难度。应用预见期的降雨预报，是增长洪水预报预见期的有效途径之一；随着近年来降雨预报水平逐渐提高，利用定量降水预报增长有效预见期已成为可能。因此，为探讨如何更好开展中期水文气象耦合应用，达到在一定预报精度前提下延长有效预见期的目的，以三峡入库日平均流量预报为对象，利用中期降雨预报信息，提出一种开展中期降雨预报与水文模型耦合试验方案，并基于典型耦合试验个例分析，提出影响中期耦合预报试验的主要因素及改进方向。该耦合试验方法具有一定的应用推广价值，可供大中型水库开展中期预报时参考。     

台风实时信息防汛服务云平台设计与应用

为解决防汛部门难以及时有效获取台风期间降雨信息的问题,采用台风降雨信息智能关联、多机构降雨预报长短嵌套融合、降雨预报数据时空解析等关键技术,设计开发了台风实时信息防汛服务云平台。平台基于B/S架构、SaaS服务模式和数据与服务能力中心,保障了系统的通用性和稳定性;设计台风信息、相似分析、未来降雨、分析简报、数据大屏等功能以实现云平台的实用性。云平台应用于宁波市、温岭市等地防汛工作,结果表明系统实用、可靠,应用效果较好。     

基于防汛需求的降雨预报精度评估方法

针对现有研究对降雨预报精度评价大多着眼于测站或流域的总量误差,很少考虑降雨预报的空间分布、时程分配误差这一问题,提出一种综合时程、空间、总量等3个维度的降雨预报精度评价方法。在量级上,建立以相对误差为基础的量级评价指标;在空间上,引入容差区间,考虑全流域网格后得出空间分布评价指标;在时程上,采用确定性系数评价时程的匹配度,得到时程分配评价指标。选取甬江流域近年的预报和实测数据为例,采用上述方法对多种数值预报模式的进行了综合评价。结果表明:提出的评价方法能够挖掘出传统评价方法未充分关注的时程分配等要素。因此,该方法能够较好地基于防汛场景需求评价流域降雨预报精度,也可为多种预报模式的融合应用提供依据。     

MM5在黄河流域降水和气温预报中的应用

基于NCEP再分析资料,利用中尺度数值预报模式MM5开展了黄河流域降水和气温预报工作,对其在2011年渭河流域典型降水过程及2011年宁蒙河段和黄河下游的气温预报效果进行分析检验。结果表明:MM5对渭河流域雨区分布、强度及强降水中心位置和量级的预报与实况比较吻合,模式能够正确反映渭河流域汛期降水的空间分布特征;对于气温预报,随着预报时效的延长,误差增大,但平均误差范围均在允许的误差范围内,尤其是对内蒙古河段凌情预报的关键站点-包头站,预报效果最佳。     

基于机器学习模型的短期降雨多模式集成预报

短期降雨预报对洪水预报和水库调度极为重要,提高短期降雨预报精度有着重要的意义。以TIGGE资料中心的ECMWF、CMA及NCEP三个集合预报中心发布的桓仁水库流域预报降雨数据为基础,利用ANN、ELM以及SVM模型对桓仁水库流域未来1～3d降雨进行多模式集成预报,以期提高预报精度,并从绝对平均误差、均方根误差、相对误差、纳什系数、预报准确率等多个方面分析了集成预报的效果。试验结果表明,基于SVM和ELM的多模式集成预报模型预报效果均优于单一模式,基于ANN的集成预报模型在输入因子选择合适的情况下,其预报效果也优于单一模式,三种模型中,SVM模型对降雨预报精度改善最为明显。说明基于机器学习模型的多模式降雨集成预报方法可行且能够提高短期预报降雨精度。     

淮河流域面雨量多模式预报效果比较及典型过程检验分析

面雨量预报是洪水预报非常重要的参数,也是各级政府组织防汛抗洪以及水库调度等决策的重要依据。在面向江河流域的水文气象服务中,利用数值预报模式降水输出客观化的面雨量产品,并在检验评估的基础上进行集成应用,是提高流域面雨量预报水平的重要手段。本文基于ECMWF全球模式、JMA全球模式、     

PSRM模型及其在大伙房水库中的应用研究

本文在分析径流物理成因的基础上建立一个旬降雨与旬径流非线性相关模型,并将该模型应用于大伙房水库流域。模拟预测结果表明,该模型模拟精度高,模型结构简单,可操作性强,为应用美国的GPS预报系统和中国气象局的213模式10-15d降雨预报信息,预报旬径流量提供一个有效方法。     

水电站施工期洪水预报系统设计与开发

为了克服水电站施工期洪水预报方案不足,解决施工期洪水预报工作中存在的一些实际问题,针对水电站施工期的河道特性变化,分析了水电站施工期洪水预报的特定需求,提出水电站施工期洪水预报系统的设计思路和研发目标。总体设计方案包括系统开发及运行环境、设计的基本原则、预报模型配制的技术方案、施工期各阶段到运行期预报方案转换的思路等。系统总体上由数据支撑层、应用层、人机交互层构成。重点介绍了该系统开发的预报方案编制与修正、实时洪水预报等主要应用功能。本系统可针对水电站施工的不同阶段快速建立或调整预报方案;实时洪水预报可人机交互进行,支持增加输入预见期内降雨数据的预报,可为早期的防洪决策提供参考依据。该系统已集成到四川锅浪跷水电站施工期水情自动测报系统投入实际应用,从应用情况来看,该系统运行稳定、实用,达到了预期的研发目标,为开展施工期洪水预报工作提供了有效工具。     

浅析《国家防汛抗旱指挥系统中黄河上游防汛抗旱减灾体系》的软件开发

国家防汛抗旱指挥系统中黄河上游防汛抗旱减灾体系是利用计算机软件开发技术，以黄河上游吉迈至头道拐区间为研究对象，通过对区间水文预报模型、龙羊峡和刘家峡水库联合调度应用模型、兰州市区段城市防洪减灾模型及抗旱防汛办公自动化系统的软件开发，提前一年实现防汛抗旱决策支持系统计算机化模拟。     

WEBGIS降雨型滑坡预警模型及关键技术研究

以降雨强度-降雨持续时间图解及其与滑坡发生之间的关系确定滑坡发生的临界降雨量理论,结合湖北省主要地质灾害类型、规模、时空分布及危害程度的实际情况,在研究降雨量和降雨过程与地质灾害的空间分布的对应关系基础上,建立地质灾害时空分布与降雨过程的统计关系,开展区域性地质灾害发生的临界降雨量和预警预报判据模型的应用研究.对实现地质灾害信息管理与维护的自动化,信息传输与发布的网络化,信息分析处理的模型化,信息服务与决策的可视化等问题进行了探讨.