青狮潭水库“98.6”洪水调度回顾与反思

通过对青狮潭水库在“98.6”特大洪水中的防洪调度分析 ,总结经验 ,提出青狮潭水库要抓好除险加固工作 ,重建水库水情自动测报系统 ,尽快建设水库洪水调度系统 ,并加强水库河库联合调度的洪水预报调度研究 ,才能充分发挥其防洪减灾的作用     

浅析佛子岭水库站点优化对预报精度的影响

依据佛子岭水库14个雨量站点降水资料进行系统分析,用泰森多边形法对水库流域雨量站按不同组合进行权重计算,对面雨量站点进行论证,提出优化调整的思路,确定一个经济合理、可行性强的预报站点组合。优化站点组合能及时准确获取水库流域平均雨量预报值,将调整后的优化组合方案对预报精度的影响进行初步验证,预报精度平均提高4．3％。     

气象集合预报的研究进展

集合预报是数值预报发展的一个重要方向,相对于单一的确定性预报,它考虑了初值及模式的不确定性,其结果反映了未来天气的多种状况,能为用户提供确定性预报所不能提供的信息(如预报结果的可信度等)。降水信息是水文预报系统的核心输入,单一的降水预报存在着不确定性,从而使得水文预报也存在不确定性。这种不确定性制约了水利工程调度的科学性。集合预报在一定程度上能解决这种不确定性。从而在水文领域,气象集合预报具有较高的应用价值。为了水文工作者能够更好地应用集合预报,本文首先基于系统的角度,对集合预报系统中的初值扰动、模式扰动和集合预报产品等研究现状及成果进行了评述,然后分析了降水集合预报产品在水文预报领域中的应用情况,最后对集合预报在水文领域中的应用进行了展望。     

GEFSv12 降水再预报数据在淮河流域的适用性评估

新一代全球集合预报（global?ensemble?forecast?system?version?12,GEFSv12）是美国国家环境预报中心 （National?Centers?for?Environmental?Prediction,NCEP）发布的最新的再预报数据集,对该数据集中的降水数据在淮 河流域的适用性进行评估。由于原始预报存在系统偏差,所以应用贝叶斯联合概率模型（Bayesian?joint?probability, BJP）,对原始 GEFSv12 再预报数据进行统计后处理。预报验证的评价指标包括均方根误差（ERMS）、Brier 技巧评 分（EBSS）、连续等级概率技巧评分（ECRPSS）、α 指数及可靠性框图,注重从预报偏差、精度以及可靠性 3 方面评价原 始预报及经过后处理的预报。结果表明：GEFSv12 降水再预报数据对淮河流域具有较好的适用性,在预见期 1~7?d 具有预报技能;BJP 统计后处理方法能有效降低预报系统性偏差,增加预报精度以及预报可靠性,经过后处理的降 水集合预报将有利于进一步的水文集合预报应用。     

青狮潭水库大坝安全预报模型

介绍了青狮潭水库大坝安全监控的统计模型、确定模型和混合模型，经优化处理，建立预报模型。     

串联水库洪水预报模型影响因素及精度分析

串联水库洪水预报过程中不仅要考虑降水径流过程,还要考虑上游水库放水过程的影响.分析指出:串联水库洪水预报模型的影响因素包括降水过程、串联水库间的水力联系、区间洪水组成以及其他因素.探讨了串联水库洪水预报模型精度的评价方法.实例表明:建立了充分考虑串联水库水力联系和区间洪水组成的洪水预报模型能够满足实际工作的精度要求.     

ECMWF集合降水预报在长江流域应用性能评估

欧洲中期天气预报中心(ECMWF)集合预报系统被广泛应用于降水预报中,但由于长江流域地形、气候条件复杂,该系统在长江流域的应用性能有待进一步评估。利用2015年4月至2018年6月汛期(4～10月)ECMWF集合预报系统(EPS)输出的降水预报结果和全国2 000多个站日降雨观测资料,基于Brier评分、Talagrand分布、ROC分析等方法,研究了ECMWF集合预报在长江流域降水的预报性能。结果表明:①Talagrand分布表明,模式对小量级的降水预报概率偏高,而对大量级的降水预报概率偏低;ECMWF集合预报系统存在短期预报发散度不够的情况。②Brier评分表明,在同量级降水预报中,预报时效越长,准确性越低;ECMWF集合系统在近4年的降水预报有相对稳定的Brier评分。③ROC分析表明,各个时效,同量级降水预报的准确性差异不大。总体来说,不论离散度还是准确性,ECMWF集合预报系统还存在一定的系统性偏差,需要进行统计后处理订正来消除此类偏差。     

水库抗暴雨能力概率预报的降雨情景构建方法EI北大核心CSCD

针对中小型水库抗暴雨能力预报中存在不确定性的问题,提出了一种考虑降水总量与降雨历时联合概率分布的降雨情景构建方法,旨在减轻抗暴雨能力计算中降雨历时及雨型不同对预报结果产生的影响,以实现中小型水库抗暴雨能力的概率预报。该方法基于Copula函数构建降水总量和降雨历时的联合分布,并与各历时下代表雨型结合,生成同一降水总量下不同历时的降雨过程及其概率;以概率降雨情景为输入,计算水库抗暴雨能力,最终得到水库抗暴雨能力的阈值区间及概率分布。实例验证结果表明,该方法考虑了不同历时降雨发生概率对入库径流的影响,可为中小水库抗暴雨能力的概率预报提供切实可行的降雨情景构建方法。     

静狮潭水库“98．6”洪水调度回顾与反思

通过对静狮潭水库在“98．6”特大洪水中的防洪调度分析，总结经验，提出青狮潭水库要抓好除险加固工作，重建水库水情自动测报系统，尽快建设水库洪水调度系统，并加强水库河库联合调度的洪水预报调度研究，才能充分发挥其防洪减灾的作用。     

气象集合预报在水文领域中的应用研究进展

集合预报是针对数值预报的不确定性而发展起来的概率预报技术,在水库控制中应用集合预报信息可以延长水文预报有效预见期并且提高预报精度。目前,集合预报已在发达国家中得到广泛的应用。现概括了集合预报的发展过程,并从洪水预警、径流预报、水库调度决策3个方面分析了集合预报在水文领域中的研究进展,探讨了集合预报的检验和集合预报应用中存在的关键问题。     

基于TOPSIS的长江上游流域降水模拟与预报研究

为研究长江上游流域高精度的短期降水模拟和预报,优选适宜于流域的WRF模式参数化方案组合,构建了模式中不同微物理过程、陆面过程和积云参数化方案组合,建立了包含平均绝对误差、布莱尔评分、TS评分和合格率多个指标的定量综合评价体系,提出了基于TOPSIS多属性决策的最优参数化方案优选方法,并在长江上游流域选取了4场典型强降雨过程进行模拟分析。研究结果表明:在长江上游流域采用微物理过程WSM3方案、陆面过程Noah方案、积云参数KF方案条件下,WRF模拟降水与实测降水的空间分布和降水量级更为相符。     

基于TIGGE多模式的6 h降雨预报精度对比分析

降雨数值预报是预防极端天气导致灾害事件的重要手段,其预报精度是预报产品是否被采用的依据。以跋山水库流域为研究对象,选取了TIGGE系统中的ECMWF、NCEP、CMA、JMA、UKMO共5个预报模式的控制预报与集合预报,分别从降雨分级预报检验和降雨量预报检验两个角度,利用Brier评分和Talagrand分布图,分析了2007—2019年5—9月控制预报和集合预报降雨数据的精度。结果表明:(1)就降雨分级预报而言,对于无雨、小雨和中雨量级,5个预报模式控制预报和集合平均预报效果相差不大;对于大雨量级,JMA和NCEP的控制预报效果最佳,JMA和UKMO的集合平均预报效果最佳;对于暴雨及以上量级,NCEP的控制预报和集合平均预报均效果最佳;(2)针对降雨量预报,UKMO控制预报和集合平均预报效果最佳;(3)无雨等级的Brier评分最高,且Brier评分随着降雨等级的提升而降低,表明大量级降雨时Brier评分较好;CMA的评分在无雨、小雨、中雨、大雨4个等级表现最好;(4)5个模式Talagrand分布形态均呈粗略的“U”字型,表明5个预报模式集合成员的分散不够。综合来看,UKMO和NCEP的预报效果最佳。据此研究可选出高精度的降雨预报产品。     

基于Matlab的土石坝变形分析BP神经网络模型的建立——以哈尔滨西泉眼水库大坝为例

针对传统的数学模型方法的不足,本文通过对BP网络模型的研究,建立改进的BP神经网络预测模型即采用附加动量法和自适应学习效率相结合的BP模型,并使用MATLAB语言编程加以实现。并将该模型应用于哈尔滨西泉眼水库大坝变形监测数据的分析和预测,发现其预报精度较传统模型有较大提高。     

回归支持向量机集成模型在年径流预测中的应用

为进一步提高径流预测精度和泛化能力,根据回归支持向量机(SVR)特性及基本原理,提出考虑不同影响因子(输入向量)的SVR集成预测模型,以云南省南盘江西桥站1961—2007年径流预测为例进行实例研究。首先,利用相关分析法选取年径流预测的若干影响因子,依次构建不同影响因子的SVR单一模型对研究实例进行预测,并构建对应的RBF模型作为对比预测模型;然后,采用加权平均和简单平均2种方法对具有较好预测精度和互补性的单一模型的预测结果进行综合集成。结果表明基于SVR的加权平均和简单平均2种集成模型径流预测的平均相对误差绝对值分别为1.27%和1.54%,最大相对误差绝对值分别为2.99%和2.74%,其精度和泛化能力均大幅优于各单一模型以及基于RBF的加权平均和简单平均集成模型,表明加权平均SVR和简单平均SVR集成模型具有较高的预测精度和泛化能力。相对而言,加权平均集成模型赋予了预测效果好的模型更大的权重,预测精度和泛化能力均优于简单平均集成模型。预测模型和方法可为相关预测研究提供参考和借鉴。     

Analysis and numerical study of a hybrid BGM-3DVAR data assimilation scheme using satellite radiance data for heavy rain forecasts

A fine heavy rain forecast plays an important role in the accurate flood forecast, the urban rainstorm waterlogging and the secondary hydrological disaster preventions. To improve the heavy rain forecast skills, a hybrid Breeding Growing Mode (BGM)-three-dimensional variational (3DVAR) Data Assimilation (DA) scheme is designed on running the Advanced Research WRF (ARW WRF) model using the Advanced Microwave Sounder Unit A (AMSU-A) satellite radiance data. Results show that: the BGM ensemble prediction method can provide an effective background field and a flow dependent background error covariance for the BGM-3DVAR scheme. The BGM-3DVAR scheme adds some effective mesoscale information with similar scales as the heavy rain clusters to the initial field in the heavy rain area, which improves the heavy rain forecast significantly, while the 3DVAR scheme adds information with relatively larger scales than the heavy rain clusters to the initial field outside of the heavy rain area, which does not help the heavy rain forecast improvement. Sensitive experiments demonstrate that the flow dependent background error covariance and the ensemble mean background field are both the key factors for adding effective mesoscale information to the heavy rain area, and they are both essential for improving the heavy rain forecasts.     

集合降雨预报在柬埔寨区域的应用研究

为了在分析研究区域内降雨变化趋势的基础上,探讨不同预见期的集合降雨预报数据在柬埔寨地区的可利用性及降雨集合预报数据的准确性,以柬埔寨境内3S河流域和湄公河流域上段为研究区域,分别采用滑动平均和数理统计法(M-K检验、Kendall检验、Spearman检验和LRT检验)分析研究区域内降水量的变化趋势。结果表明该区域内降雨呈缓慢增长趋势。采用ECMWF提供的降雨集合预报信息对比分析了1,3,5,7 d集合降雨预报对实测降雨的覆盖程度,并采用3个指标评价了集合降雨预报控制值的精度。结果表明随着预见期的延长,1~7 d集合降雨预报精度逐渐降低,但中短期集合降雨预报整体精度较高,推荐在研究区域采用1~5 d预报数据。     

基于预报调度规则的云峰水库特大洪水调度研究

针对当前极端天气频发的形势,对极端暴雨洪水进行准确预报、合理调度是水库调度管理不可回避的问题。以应对云峰水库流域特大暴雨洪水、提前建立预报及调度预案为目标,基于现有的预报方案及精度,将云峰水库防洪调度规则中引入累积净雨量判别指标,提前预报入库洪水,采取预泄手段提前腾空库容,消纳入库洪水,使整个泄洪的流量过程比较平缓,并对典型年及各频率设计洪水过程线的洪峰值与对应的累积净雨量进行了相关分析。研究表明:洪峰滞后于净雨量峰值约18 h,同时累积净雨量与洪峰流量呈较好的线性相关性;采用累积净雨量作为防洪调度的判别指标可以延长调度的预见期,并提高防洪与兴利互相结合的程度。研究成果为优化云峰水库特大洪水调度方案创造条件。     

十堰市中心城区水资源配置方案研究

为解决十堰市中心城区水资源供需矛盾,实现地区水资源的合理配置,在地区现状供用水情况调查评价、需水预测的基础上,利用VBA语言编程,建立了十堰市中心城区水资源配置模型,对地区现状基准年和规划水平年水资源供需平衡情况进行计算分析,并拟定了堵河潘口水库引水工程与本地水库工程联合调度供水的水资源配置方案。本文对十堰市中心城区水资源配置方案、配置模型的建立过程以及模型计算结果进行了介绍,并重点分析了水资源配置方案中以马家河水库、茅塔河水库作为充蓄调节水库,在减少潘口引水工程设计规模、提供潘口引水工程检修期供水两方面的作用。     

适合云南地区风功率预测的数值天气预报系统研究

为了探寻适合云南地区风功率预测的数值天气预报系统,利用 GFS 资料为中尺度模式 WRF提供初始场和边界条件,评估了不同模式分辨率、参数化方案对云南地区风速模拟结果的影响。结果表明: 对于云南地区,3 km 分辨率风速模拟效果总体上优于 9 km 分辨率; 不同参数化方案对于风速模拟效果影响较大,其中第 3 套参数化方案( 长波辐射方案选用 Earth Held － Suarez,短波辐射方案选用 RRTMG,陆面过程选用 Noah,积云对流方案选用 Kain － Fritsch,行星边界层方案选用 YSU) 为云南地区的最优化方案,其模拟结果与观测资料均方根误差最小( 区域平均均方根误差约为 1. 67 m / s,17 个观测站点平均均方根误差约为 3. 30 m / s) 。进一步结合功率预测模型分析表明,较优的分辨率 －参数化组合方案可以提升云南地区风电场功率预测合格率达 9. 68% ～ 38. 71% 。研究成果对提高云南地区风电场功率预测水平、制定合理消纳风电计划具有一定的指导意义。     

丹江口水库中长期径流量的多模型预报结果分析及综合研究

水库中长期入库径流量的预报方法有多种模型,各有优缺点,预报结果也存在一定差异,应用过程中给实际决策造成了一定困难。本文以丹江口水库月径流量为研究对象,通过分析多种预报模型计算结果的变化规律,将精度和稳定性等作为性能指标,构建以加权平均和最小二乘法原理为基础的综合预报模型,并对丹江口水库月径流预报进行了建模计算。应用结果表明,该综合模型提高了预报精度,增强了预报稳定性,使其具有更高可信度,为入库径流量预报提供了一个有效的分析方法,为水库调度决策提供了便利。