基于多模型组合的淮河王家坝断面洪水预报

淮河息县、潢川、班台—王家坝(息潢班—王家坝)区间地处山区与平原的交替带,地形复杂,目前尚缺乏精度较高的洪水预报方案,为此采用API模型、新安江模型及分布式TOPKAPI模型模拟预报了息潢班—王家坝区间流域2003～2010年的10场洪水情况。结果表明,三种模型预报结果相近,以三组预报结果为基础数据,再采用贝叶斯模型平均(BMA)方法计算,得到新的预报值。与单模型相比,多模型组合预报方法整体上精度更高。     

关于水文同频率地区组成法中相应洪量频率的探讨

水文中往往需要研究水文变量在空间上的分配规律,同频率地区组成法是目前解决该问题的一个重要方法,但其中仍有一些理论问题悬而未解。以"上下同频、区间相应"的组成方案为例,区间相应量的频率C与"同频"中设计频率P之间的大小关系,无法判断,目前尚无理论证明。因此,对正态分布和P-Ⅲ分布,分别通过理论推导和统计试验途径,明确了C与P之间关系。对设计洪水问题,根据"上下同频、区间相应"求得的区间相应洪量,其频率C将大于设计频率P;对径流或枯水设计问题而言,区间径流量的频率C将小于设计保证率P。研究结果从理论上进一步明晰了同频率地区组成法中相应量的频率问题。     

垂向混合模型在湫水河洪水预报预警中的应用

针对半干旱半湿润地区的产汇流特点,采用垂向混合模型进行了洪水模拟与预报研究;面向洪水等级预警需求,提出了洪水等级与相对误差相结合的洪峰预报精度等级评价标准,并结合置信区间洪峰包含比这一评估指标,构建了洪水预报预警可靠性的综合评价方法。以黄河中游湫水河流域为例,选取流域出口林家坪水文站1980—2012年间洪峰大于300 m3/s的20场洪水进行模型率定与验证。结果表明:洪峰预报精度等级评价合格率在70%以上,可靠度为95%,优于新安江模型或陕北模型,在一定程度上能够满足当地洪水预报预警需求。     

基于SpringBoot框架的中长期水文预报系统设计与开发

鉴于中长期水文预报能有效为宏观防洪形势分析和水资源管理提供科学依据,提出了Java环境下基于SpringBoot框架开发的中长期水文预报系统。该系统集成了包含随机森林、支持向量机、小波分析、贝叶斯模型平均等多种模型方法的Python模型库以提高开发效率;采用了基于RabbitMQ技术的异种语言调用与基于RESTful技术的轻量级接口设计以降低系统响应时间。并搭建了全国主要江河流域共10个断面的中长期水文预报系统作为示例进行分析,实现了中长期水文预报业务化运行,可为同类系统开发提供参考示范。     

非一致性条件下水文设计值估计方法探讨

非一致性水文频率分析中,为了刻画未来环境变化对水文极值分布函数的影响,常假定分布函数中的分布参数随时间或其它因子变化,这就导致了某一量级洪水在未来发生的可能性每年均不同,是随时间变化的,使得现行水文频率分析框架中熟于理解的重现期/设计值概念难于应用。为此,提出"等可靠度"概念,即假定在工程的设计使用寿命期内,非一致条件下的频率分析结果与平稳条件下的成果应具有相同的水文设计可靠度,由此可以继续采用现行水文频率分析框架中的重现期与可靠度的概念探讨非一致条件下频率分析中设计值的估计问题,并建立了一致/非一致性条件下计算方法的联系,保证了非一致性条件下水文设计成果与现行工程采用的成果之间的衔接与协调。     

标准化降水蒸散发指数在云南省历史干旱特征分析中的应用

鉴于标准化降水蒸散发指数(SSPEI)可用于多时空尺度的气象干旱过程评估,在采用Mann-Kendall方法分析1958~2013年间云南省37个气象站降水和气温变化趋势的基础上,对比分析了基于Thornthwaite公式和Penman-Monteith公式两种潜在蒸散发计算方法的SSPEI指数(SSPEI-Th和SSPEI-Pm)在历史干旱特征分析中的适用性。结果表明,云南省大部分气象站的SSPEI-Th和SSPEI-Pm时间序列均呈下降趋势,即变得更为干燥,站点主要分布于云南省南部地区;SSPEI-Th与SSPEI-Pm的相关性具有很好的一致性;两种潜在蒸散发计算方法的SSPEI指数在云南省均有较好的适用性,但SSPEI-Pm在中北部高海拔地区冬春干旱时间识别上精度更高。     

变化环境下水文设计值计算方法研究综述

系统总结了国内外在变化环境下单、多变量水文设计值计算及计算成果不确定性评估三方面的研究成果,重点评述了基于水文极值系列重构、分布函数加权综合和变参数概率分布模型3类单变量水文设计值计算方法,分析了考虑边缘分布非一致性和结构参数非一致性的变参数联合分布函数模型,指出一致性条件下多变量重现期和设计值计算方法无法应用于非一致性条件下的多变量情景。提出了变化环境下水文设计值计算领域需进一步深入研究的问题,包括已建工程设计洪水复核调整、多变量情形下组合设计值计算、计算成果可靠性评估等。     

黄河中游吴堡—龙门段河道洪水概化预报研究

将洪水过程模式概化与支持向量回归机相结合,提出了一种逐时段更新的河道洪水概化预报方法。以黄河中游吴堡—龙门段河道洪水预报为例,根据龙门站1980—2000年28场洪水过程资料概化出典型洪水模式,采用支持向量回归机算法构建洪峰流量与洪水历时的预报模型,根据逐时段洪峰流量/洪水历时的预报结果,对概化的典型洪水模式进行缩放,实现了龙门站洪水过程主要特征的概化预报。对2001—2006年5场洪水的预报检验结果表明:随着逐时段资料的更新,该方法的预报精度逐步提升,且涨水阶段的预报结果已能较好地展示整场洪水过程的发展趋势。     

基于分形理论的新安江模型参数空间尺度效应分析

水文尺度效应一直是当今水文科学研究的前沿问题。基于分形理论建立模型空间敏感参数在不同尺度之间的定量转换方程,进而提出了一种水文模型参数空间尺度效应分析方法。以三水源新安江模型为例,分析模型参数在嘉陵江小河坝站以上流域的空间尺度效应。结果表明:新安江模型空间敏感参数(SM、KG、KI、CG、CI、CS)具有随空间尺度变化的标度不变性,与流域集水面积之间定量关系可用幂函数关系进行描述,并可建立相应的定量转换方程。通过在研究流域不同空间尺度上的应用检验,发现基于分形理论标度不变性建立的新安江模型参数空间尺度转换方程具有较高的适用性,能实现有资料地区模型参数向无资料地区的移用,为无资料地区水文模型参数的确定提供参考。     

尼尔基水库上游融雪径流模拟及预报

准确可靠预报融雪径流对寒区洪旱灾害的监测及水资源管理具有重要意义。根据尼尔基水库上游季节性融雪产流特点,结合蓄满产流理论,考虑寒冷地区冻土的不〖JP2〗透水、蓄水调节、蒸发抑制等作用及冻土融冻期水文特性,构建了耦合度-日融雪模型、径流系数法及新安江模型的分散式融雪径流预报模型,采用1979~〖JP〗1988年的水文气象资料对模型进行了率定,并根据2000~2003年相应资料验证了模型合理性。通过对5个不同时间尺度径流量的模拟与验证结果表明,模型具有较好精度,在研究区具有较强适用性,可为尼尔基水库春、夏两季入库径流预报提供参考。