基于不同目标函数GLUE方法参数不确定性研究

水文模型在防洪预报中发挥着重要作用,然而由于模型参数具有不确定性,即使有实测的降雨资料,也可能会产生较大的预报误差。针对参数的不确定性问题,以半湿润的陈河流域为研究区域,基于单目标GLUE方法和多目标GLUE方法,分析不同目标函数GLUE方法对实测径流的模拟能力以及参数的敏感性。研究结果表明,参数可分为敏感性参数(SM,CS)和非敏感性参数(K,KG,KI,CG,CI),不同的似然目标函数对径流具有不同的模拟能力,相对于单目标函数,多目标函数预报的不确定性范围较大,区间覆盖率较大,洪水预报的精度更高。     

GLUE法分析水文模型参数不确定性的研究

应用新安江模型,采用普适似然不确定估计(GLUE)方法,对梁辉水库洪水预报中参数的不确定性问题进行研究并对预报误差进行分析,结果发现,模型参数中存在大量的"异参同效"参数组,即存在许多可接受的似然估计值的参数值组合.据此,将参数分为敏感性参数和不敏感性参数两大类.深入了解新安江模型参数的意义及其敏感性问题为今后流域水文模拟提供参考,以助于新安江模型参数的率定和模型的推广应用.     

SWAT模型径流模拟的校正与不确定性分析

为比较SUFI-2和GLUE两种常用的SWAT模型校正与不确定性分析方法的优劣,以三峡库区大宁河流域为研究对象,应用Arc SWAT 2012对大宁河流域进行径流模拟,并分别基于SUFI-2和GLUE方法进行校正和不确定性分析,进而从模型模拟结果的不确定性、拟合效果、运算效率和参数不确定性分析等方面对SUFI-2和GLUE进行比较。结果表明:SUFI-2和GLUE都可以较好地应用于大宁河流域SWAT模型的校正和不确定性分析,但SUFI-2方法能通过较少的模拟次数获得更小的模拟不确定性带以及更佳的拟合效果,而GLUE方法在参数不确定性分析方面的表现更佳。对于SWAT模型径流模拟,建议用SUFI-2方法进行校正和模拟结果不确定性分析,用GLUE方法进行参数不确定性分析。     

水文模型不确定性研究方法耦合分析

为了探索解决在提高区间覆盖率的同时降低预测区间平均带宽的问题,将dual EnKF方法与GLUE方法2种水文模型不确定性研究方法进行了耦合分析,得到了dual E-G方法。以新安江模型为例,采用3个评价指标(覆盖率、平均带宽和平均不对称性)评价了dual E-G方法在3个流域(甲河流域、天河流域、灞河流域)的预测区间性质,并与GLUE方法进行了对比。结果表明：dual E-G方法可以同时改善3种不确定性指标。该成果可为水文模型预报、洪水决策风险分析等方面的深入研究提供有益参考。     

流域洪水实时预报模型研究及应用

根据广西合浦水库流域的水文特征 ,利用分散型新安江三水源模型对合浦水库流域洪水实时预报进行了研究。对流域产汇流模型以及洪水实时预报校正模型的参数进行了率定 ,并将研制的模型应用于实际洪水预报 ,取得较满意的效果     

基于信息熵对新安江水文模型参数及预报结果不确定性的量化分析

将GLUE方法与信息熵结合,分析新安江水文模型参数及预报结果的不确定性。首先用信息熵公式初步判断参数的敏感程度,根据GLUE方法求出90％置信度下流量的不确定范围;其次应用信息熵和U不确定公式共同量化分析模型预报结果的不确定性。以资水水系的新宁站集水区为研究区域,得出结论：①GLUE方法能够用来分析新安江水文模型参数的不确定性;②信息熵公式能够初步判断模型参数的敏感程度;③模型预报结果的不确定性随着实测资料的增加而降低。     

基流分割对城市雨洪模拟不确定性分析的影响

为了探究基流分割对城市雨洪模拟的影响,以济南市主城区流域为例构建SWMM模型,采用2005—2010年7场基流分割前后的实测洪水资料校验模型,应用GLUE方法,以均方根误差为似然评判依据对模拟结果进行不确定性分析,探讨了基流分割前后流量数据对模拟结果不确定性的影响。结果表明:各场次暴雨基流占洪峰流量的比例均值为13.38%,对洪水模拟效果影响较大;GLUE方法能够有效提取高精度参数集,相比于原始流量序列,应用基流分割后流量作为校验模型依据,流量过程90%置信区间覆盖率增大100%,平均偏移幅度和平均对称度分别减小42.60%和87.19%。通过基流分割可有效降低流量数据作为模型校验数据导致的模拟结果不确定性,提升洪水预报性能,获取更精确对称的流量预报区间。     

基于参数移植法的无资料地区洪水预报分析

以浑河上游清原下水库流域为研究对象,探究了参数移植法在无资料地区洪水预报的适用情况。选取了清原下水库附近的南口前流域为建模区,构建了新安江模型,并选取流域内11场洪水资料,利用SCE-UA算法进行参数率定,最后再将参数移植到了研究区流域,结果显示模型预报精度达到乙级,说明参数移植法在无资料地区洪水预报的适用性。     

水库洪水实时优化校正预报模型的探究与应用

以经典流域水文模型——新安江模型为基础,耦合SCE-UA全局自动优化算法和AR自回归误差校正模型构建出适用于水库流域的洪水实时优化校正预报模型。根据实测的降雨径流过程对水文模型参数和流域状态变量参数进行全局优化实时校正计算,并依据预报降雨对未来一定时期内水库洪水过程进行高精度预报。选取亭下水库流域为实验对象,对亭下水库流域洪水分别进行初步预报和实时优化校正预报,两种预报结果比较分析显示,实时优化校正预报结果能更好地模拟实测洪水过程,其预报精度更高。     

观音阁水库洪水预报模型探析

洪水预报是水库调度的主要内容，洪水预报的精度直接关系到水库运用效果，本文阐述了观音阁水库流域洪水预报模型的产流和汇流原理及模型参数优选，该洪水预报模型具有较强的实用价值。     

基于参数不确定性的洪水概率预报研究

水文模型参数的选取通常依靠经验判断或者依赖历史库中的不完备数据集进行自动优选,所选参数并不一定能够准确反映流域降雨径流特点,更不足以反映不同洪水涨落阶段洪水特征的变化。基于水文模型的参数存在显著不确定性的客观事实,以随机参数驱动水文模型,并结合数值模型实现概率预报。通过东湾流域36场洪水模拟试验,揭示了水文参数不确定性对洪水预报结果的显著影响,验证了概率预报算法能够给出精确、可靠的预报结果,说明该算法能够降低水文模型参数所带来的洪水预报不确定性。     

基于参数不确定性的概率预报研究

水文模型参数的选取通常依靠经验判断或者依赖历史库中的不完备数据集进行自动优选,所选参数并不一定能够准确反映流域降雨径流特点,更不足以反映不同洪水涨落阶段洪水特征的变化。基于水文模型参数存在显著不确定性的客观事实,以随机参数驱动水文模型,并结合数值模型实现概率预报。通过东湾流域36场洪水模拟试验,揭示了水文参数不确定性对洪水预报结果的显著影响,提出的概率预报算法能够给出精确、可靠的预报结果,说明该算法能够降低水文模型参数所带来的洪水预报不确定性。     

基于GLUE的流域水文模型参数不确定性研究

通过对三水源新安江水文模型参数分析,针对模型中的自由水蓄水容量、壤中流消退系数、地下水消退系数和河网消退系数4个敏感参数,以淮河息县流域为例,应用基于Bayesian理论的GLUE方法对参数进行不确定性分析。结果表明,GLUE方法以确定性系数0.85为临界似然判据,得到90%置信区间的洪水过程概率分布,能够很好地模拟实况流量过程。     

基于GLUE的垂向混合产流模型参数不确定性分析

水文模型能将复杂的水文现象和过程进行概化,其不确定性研究已成为模型研究的重要方向之一。以半湿润地区洛河流域为研究区域,构建了基于垂向混合产流模型的流域产流模拟模型,采用GLUE方法并结合5项相关指标对构建的模型进行不确定性分析。结果表明:使用GLUE方法对垂向混合产流模型进行不确定性评估和参数优选过程中,在置信度为95%的前提下,模型预报区间的覆盖率达到87.5%,对称度S和T接近于0,数据模拟对称度良好。     

大伙房模型在石佛寺流域洪水预报方案中的应用

为了提高辽河流域洪水预报精度,缓解流域下游的防洪压力,为水库防洪调度提供科学依据,现以水文自动测报系统为技术支持,以大伙房模型为例研究了石佛寺水库的洪水预报方案,并使用粒子群算法对大伙房模型进行了参数优选。计算结果表明,模拟预报结果都属于甲级方案,预报方案合理,并且符合石佛寺流域的结构特点,充分反映了洪水的时空变化,可用于石佛寺水库的预报调度。     

流域河系洪水预报调度一体化研究与应用

根据流域内多预报断面和调节水库对象的上下游关系,采用拓扑概化的方式,结合洪水预报、水库调度及洪水演进模型的结构,通过对拓扑对象的分类及模型参数化配置,并基于模型云计算服务技术,实现流域河系洪水预报调度的一体化及无缝耦合,提高了河系洪水预报调度一体化方案创建和模拟计算的效率。     

洪水预报实时系统组态设计

为提高洪水预报软件的可靠性、稳定性及可维护性，从分析以新安江洪水预报模型为代表的概念性水文模型洪水预报系统的计算原理和参数特点出发，遵循组态设计的思路，设计了洪水预报实时系统所需参数及站网配置信息的存储方式和洪水预报系统软件。设计思路应用于柘溪水库调度自动化系统的洪水预报子系统中，并能将该软件配合相应流域的参数及站网配置信息推广到其他流域。     

流域洪水预报调度通用平台研究与实践

在多预报断面和多水库对象的流域洪水预报调度中,水文预报和水库调度相互耦合,导致相关计算流程复杂。采用预报调度一体化、模型云、陆气耦合及多语言融合开发等多项关键核心技术,开发了一个适用于大流域河系洪水预报调度一体化的通用可配置平台。该平台实现了河系洪水预报调度一体化方案创建的参数化配置与高效计算,具有滚动预报、作业预报、防洪调度等多项高级应用功能,并在湖南省四水流域取得了较好的应用效果。研究成果可推广应用至其他类似流域洪水预报调度中。     

红升水库洪水预报调度方法分析

抚顺市水库众多,加强水库洪水预报调度方法的研究,对充分发挥水库的防洪、兴利作用以及开展水库的防汛工作至关重要。本文借用相邻流域已有的洪水预报方案,结合红升水库的流域特性,对属于无资料地区的红升水库的洪水预报进行了初步探索和分析,并进行了抗暴雨能力分析,为水库洪水调度提供依据。     

基于新安江模型的台风期间福州山区水库入库洪水预报

为对台风期间福州市区的洪涝灾害进行及时预警,采用新安江模型,建立了一套适用于台风期的福州市山区水库的入库洪水预报模型。由于水库资料较难获取,采用赤桥站的降雨径流资料对新安江模型参数进行了率定及验证,并将率定后的参数移植到各个水库进行验证。采用赤桥流域2007-2015年6场台风引发的洪水进行了率定模拟计算,采用2016年的2场台风引发的洪水进行验证模拟计算,将得到的参数移植到各水库子流域,运用八一水库及登云水库的降雨资料及由水库水位和水库泄流过程资料反推得到的同时段的入库流量资料,对新安江模型进行验证。结果表明:新安江模型在赤桥流域具有适用性,且对于雨型单一的降雨模拟效果良好。将赤桥流域率定得到的新安江模型参数移植到其他水库流域进行水库入库洪水预报的方法具有一定的可行性,可收集充分的资料进一步进行验证。