基于Copula函数的区域降水联合分布与特征分析

为深入研究降水时空分布特性,以便为流域水资源合理配置提供科学依据,以广东省东江流域内32个代表雨量站1956~2009年月降雨量资料为例,根据泰森多边形法计算四个子区间的面雨量,采用边际插值函数法（IFM）估计Copula函数参数,通过AIC信息准则确定研究时段内任意两相邻区间面雨量指标的联合分布。结合历史雨量极值组合所对应的重现期计算结果表明,东江流域降水时空分布不均匀,前汛期时段流域水资源状况较为安全,流域上游水资源状况也较为安全,后汛期与枯季时段流域下游水资源状况最为严峻。基于Copula函数方法与传统面雨量频率分析方法相比,能更全面地反映降水的分布特征。     

卫星降雨在流域水文设计中适用性分析

为获取雨量站网稀疏或缺资料地区的降雨径流设计值,假定历史时期花园流域内仅有一个雨量站,借助流域31年(1983～2013年)PERSIANN-CDR卫星反演日降水数据,建立由雨量站与卫星降雨推求流域平均雨量的方法,利用新安江模型模拟日流量,并推求径流设计值,与实际值对比来检验卫星降水反演水文设计值的可行性。结果表明,直接利用PERSIANN卫星反演流域降雨误差较大,采用基于雨量站降雨与卫星降雨的人工神经网络(ANN)法计算流域平均降雨的精度有大幅提高;各雨量站模拟情景下日径流模拟确定性系数变化范围在0.50～0.79之间,年最大1、3、7d各频率设计流量与实测系列相对误差多数在20%以内,可为流域水文设计提供参考。     

实时修正在流域雨量站网规划中的应用

利用历史洪水已知的实测流量信息,将实时修正引入雨量站网规划中,在闽江七里街流域对1988~2001年的45场洪水采用误差自回归(AR)模型在模拟过程中进行实时修正。通过与没有实时修正情况下的雨量站网规划结果相比较,具有实时修正功能的精度较高的洪水预报方案对减少雨量站网密度有较满意的效果。     

基于API水文模型的动态临界雨量山洪预警方法及应用

基于API水文模型的动态临界雨量计算方法及山洪预警技术,考虑前期影响雨量、累计雨量、降雨强度及降雨分布等因素对山洪灾害的共同作用,建立不同时间尺度(1、3、6h)下各影响因素与临界雨量之间的关系。将该方法应用于英那河流域山洪预警的动态临界雨量计算,并与其他临界雨量山洪预警方法进行比较。结果表明,基于API水文模型的山洪预警方法预警准确率较高,可用于山洪预警,并能为其他中小流域的山洪预警提供技术参考。     

山洪灾害分析评价预警雨量应用机制与实践

山洪灾害预警是山洪灾害防治的重要手段,现有遥测自动雨量站可为山洪灾害预警提供基础支撑。针对各沿河村落已有预警雨量而无法有效投入使用的问题,提出了按流域分区使沿河村落与雨量站进行一一对应,使用泰森多边形法确定了预警雨量站及雨量站预警关联机制,并将其应用于商城县化眉笼小流域中。结果表明,提取出沿河村落上游流域范围,并在该范围内搜索雨量站,将沿河村落与这些雨量站进行逻辑关系对应,在流域中使用泰森多边形法确定雨量站的预警关系,符合流域降雨在空间上的分布,能够解决目前预警雨量站空报、错报问题。     

上海市杨浦区设计面暴雨量与设计暴雨雨型研究

选择上海市杨浦区作为试验区域,对极端性天气下不同重现期和不同历时的设计面暴雨量、设计暴雨雨型进行计算。设计面雨量的计算利用研究区附近3个站点3种历时1978~2015年的降雨资料及上海市频率曲线参数的等值线图插值进行频率计算,得到各重现期的设计面暴雨量;设计暴雨雨型的计算利用江湾站2001~2015年逐分钟暴雨资料,先用模糊识别法进行雨型分类,然后用PC法分别对单峰型和双峰型暴雨进行雨型设计,得到具有代表性的杨浦区设计暴雨雨型。     

秦淮河流域不同频率降雨联合概率分析

秦淮河流域汛期雨量丰沛,洪水的特性受一日降雨量和多日降雨量影响,单考虑某一时段的降雨量不能全面反映流域洪灾的风险。选取P-Ⅲ型分布分别作为最大1日面雨量的边际分布,两参数对数正态分布作为最大3日面雨量、最大7日面雨量边际分布。在此基础上利用Gumbel Copula函数建立秦淮河流域最大1日面雨量、最大3日面雨量联合分布模型,利用Clayton Copula函数建立最大1日面雨量、最大7日面雨量联合分布模型,并计算了二维联合分布下的暴雨设计值和重现期。结果表明,两变量联合重现期小于同现重现期,基于二维Copula函数联合分布计算的暴雨设计值大于单变量分布计算的暴雨设计值,为秦淮河流域的防洪防涝提供了参考。     

基于逐步回归分析的雨量信息插补计算和应用

以江西遂川江流域南溪站为例,在对日雨量历史资料分析基础上,采用逐步回归构建回归方程,插补欠缺资料站点的雨量信息,并基于GTOP30DEM数据构建数字水系划分子流域,采用以新安江模型为基础的分布式水文模型模拟日径流过程.结果表明,插补计算后的日雨量输入可靠,增加了降雨径流模型的输入信息,从而减少了水文模拟的不确定性,为解决资料短缺地区或雨量站部分年份缺测等提供了新途径.     

面雨量计算方法对小流域暴雨洪水模拟精度的影响

以广东西江小流域为例，分析比较自然流域分块、相关分析、等雨量线三种面雨量计算方法对水文模拟精度影响。通过分析比较得出结论：①缺测站点的多少及其所在位置对面雨量计算结果影响很大；②相关分析法适用于缺测站点较多并形成较大的缺测区域情况；③缺资料站点位于有资料站点中间的情况下，三种方法都适用。     

长江上游流域数值降雨预报产品精度评估

根据实测站点降雨数据和ECMWF、梯调降雨预报数据，评估两种降雨预报产品在长江上游流域51个降雨分区的面雨量预报精度。各分区面雨量预报值采用网格算术平均法计算，观测值采用泰森多边形法计算。相关系数、平均绝对误差和ROC曲线的AUC数值指标的计算结果表明，两种产品在长江上游流域均具有较好的预报效果，其中梯调降雨预报数据在预见期较长时相对精度更高，质量更为稳定；梯调降雨预报数据相较于ECMWF数据更适用于流域的上游和下游区间，中游区间ECMWF数据的预报效果更好。     

黄土高原典型流域网格化逐时降水融合产品CMPA V1.0的精度分析

选取黄土高原无定河、窟野河和皇甫川流域为研究区,从水文应用角度评估了中国自动站与CMORPH融合的逐时降水产品(CMPA V1.0)的精度。结果表明,CMPA V1.0降雨数据总体上较雨量站实测值偏低;与6、9月相比,8月降水产品精度较低。随降水量级的增加,CMPA V1.0对降水事件发生频次的监测能力和对降水事件监测的稳定性有所降低,误报率整体升高;CMPA V1.0低估了小雨的发生频率及降水贡献率,高估了雨强大于2.5mm/h降雨的发生频率及降水贡献率;CMPA V1.0能合理地反映研究区降水的日变化过程,但低估了研究区的时段平均降水量和时段平均降水频率,高估了研究区14:00前的时段平均降水强度。     

基于SWAT模型的洮儿河流域气候变化的水文响应

鉴于未来气候变化趋势对洮儿河流域水资源的影响,将直接关系到下游地区湿地保护、区域社会经济发展、白城市各河流与嫩江的河库连通工程等,以SWAT模型为研究手段,选取1988~1996年的流域实测数据,对SWAT模型进行率定和验证,基于率定好的模型分析气候变化情景下洮儿河的径流变化趋势。结果表明,SWAT模型具有较高的模拟精度,可用于洮儿河流域的径流模拟;在未来气候变化情景下,洮儿河流域的径流量（2020、2030、2040年代）比基准期（1990~1996年）稍有增加,其阶段径流量呈现先增后减的趋势。     

多源卫星降水数据在瓯江流域的适用性分析

为利用卫星降水数据开展流域水文模拟预报,基于瓯江流域内94个雨量站1998~2013年逐日降雨量数据,分析了多源卫星降水数据(TMPA、RT、CMORPH和PERSIANN)在该地区的适用性。结果表明,PERSIANN数据精度最低,其次为CMORPH和RT,TMPA数据精度最高,其中PERSIANN和CMORPH数据低估了实际降水量,而RT和TMPA略高估了降水量;梅汛期和非汛期的精度高于台汛期,月时间尺度降水量的精度高于日时间尺度。各卫星降水数据中,TMPA和RT数据在中雨级别下精度最高,对小雨和大雨级别的降水分别存在低估和高估现象,而PERSIANN和CMORPH数据对所有量级下的降水均存在低估现象;随着雨量的增加,卫星降水的误报率均有不同程度的增加。     

江西省雷电时空分布特征及其区域易损性分析

基于2012—2013年江西省闪电定位系统资料和2011—2013年雷电灾害统计资料,运用Arc Gis空间分析技术,得到江西省雷电时空分布特征,并选取雷电灾害频数、雷电密度、生命易损模数和经济易损频度作为江西省各地级市雷电灾害易损性评估指标。分析结果表明,江西省雷电活动集中发生在4—9月份,尤其以夏季最多,雷电多发时段为14:00—21:00;全省地闪密度较大区域常位于山脉迎风坡和河流附近;上饶市、九江市、南昌市和鹰潭市为江西省雷电灾害高易损区。     

基于地形图高程点的流域水系提取精度研究

针对基于地形图高程点生成DEM法提取的模拟河网同实际河网存在着差异甚至错误的问题,分析了TIN数据范围、高程点密度及DEM采样精度三个影响因素对水系提取精度的影响、影响程度大小、原因及修正方法。以深圳坪山河为例,通过设置不同的情景提取模拟河网,并同实际水系进行对比,定性评价各因素的影响、误差来源及修正方法。结果表明,TIN数据范围影响着整体河流的准确性,高程点密度及DEM采样精度影响着局部河流的准确性;TIN数据范围的影响来源于DEM插值高程的异常,可通过裁剪数据边界加以消除;高程点密度和DEM采样精度的影响来源于高程的局部高估,部分高估区域可通过对比不同情景下的模拟河网不一致区域得出,其他部分高估区域则需借助额外的水系信息加以判别。     

清江流域SWAT模型多出口率定与单出口率定的比较

针对传统SWAT模型参数率定方法是以流域总出口为控制点的单出口率定,忽略了各子流域防洪要求以及不同子流域水文特征空间变异性的问题,利用清江流域26个雨量观测站及5个流量观测站1993~1995年的日资料数据,建立了基于SWAT模型的清江流域分布式水文模型,以各流量站点为子流域出口将整个流域划分为5个子流域,选取不同数目的控制点(2~5个)构成不同的多出口率定情景。与单出口率定结果对比发现,各多出口率定情景下流域总出口处的模拟精度与单出口率定结果基本相似,但在4个控制点的率定情景下,子流域出口处的模拟精度在率定期、验证期分别提高了11%~20%、2%~17%。表明多出口率定能在不降低流域总出口模拟精度的前提下提高各子流域的模拟精度;且对清江流域来说,选取4个控制点进行多出口率定时,模拟效果最好。     

近58年大汶河流域降水量演变特征分析

为进一步系统识别气候变化背景下大汶河流域降水量演变特征,基于大汶河流域32个雨量站1956~2013年逐日降水资料,分析了大汶河流域降水量年内分配与年际变化特征及趋势性、随机性、突变性、周期性的变化规律。结果表明,大汶河流域降水量年内分配不均,连续最大四个月均出现在6~9月,所占比例超过70%;年际变化较大,各分区多年平均降水量极值比分布在3.71~5.26之间;降水量呈现不显著下降趋势;降水序列并非完全独立,表现为正持续性;降水量在1964年发生不显著突变,降水量变化周期以14年为主。     

石羊河流域基流分割及特征分析

针对基流分割是水文预报中产汇流模型模拟、流域水文分析计算、区域水资源评价中经常遇到的问题,以石羊河流域为例,采用数字滤波法对流域的8条主要河流进行了基流分割和模型计算,分析了计算结果与流域水文特征值,探求了各指数指标的响应机制.结果表明,基流值与降水、地形等因素密切相关,该模型计算为流域水资源保护和合理分配提供了依据.     

SWMM模型在深圳市民治河流域的应用

以深圳市民治河流域为研究区域,对组成排水系统的排水管网、道路和河道水系进行合理概化,构建了基于ArcGIS的排水系统数据库。利用流域DEM、街区和道路分布图在ArcGIS中对民治河流域进行子汇水区划分。由此基于双层排水系统思想构建民治河流域SWMM模型,并采用6场实测降雨资料对该模型进行验证,所得内涝淹没位置与实际调研情况基本相符,表明所建模型具有良好的精度和可靠性;分别对重现期为1、2、5、10、20年的设计暴雨情形下管道超负荷、节点溢流等情况模拟表明,该模型较好地评估了该流域排水管网的排水能力,为区域防洪排涝管理、调度、规划和雨洪资源利用提供了决策依据。     

不同土地利用方式对流域非点源污染模拟的影响

以淮河上游息县水文站以上为研究区域,基于2000年以后土地利用数据分析不同土地利用对流域非点源污染的影响,根据流域附近5个气象站2002～2008年资料应用P-M法耦合植物生长模型计算流域潜在蒸散发作为模型的蒸发输入,并基于2002～2008年63个雨量站资料及尺度为1∶200 000土壤类型图、土壤化学属性和农业施肥资料,运用SWAT模型模拟分析流域非点源污染时空分布特征,统计分析了流域内不同土地利用方式下产污特征。结果表明,在降雨量与土壤质地相同情况下,非点源污染负荷旱地>水田>林地,可为淮河上游生态建设提供参考。