入库流量中长期预报中几种方法的对比

对回归分析法、BP神经网络、RBF神经网络以及灰色GM(1,1)模型用于水文预报的精度进行了对比研究。结果表明:①BP神经网络与RBF神经网络对实测数据有着较好的逼近能力,且预报精度明显优于其他预报方法;②多元线性回归分析对实测数据的模拟能力和预报精度次于神经网络;③灰色模型对随机现象的模拟和预报很难达到精度要求,其水文预报精度不很理想。     

多种水文预报模型在婺源地区的模拟分析

以江西婺源地区为研究区域,选取新安江模型、BP神经网络模型、基于土壤水动力学的洪水预报模型和GR3模型,对2017年以来18场洪水分别进行模拟,并从确定性系数、场次洪水合格率等方面进行综合比较分析。结果表明：4种模型在婺源地区效果均较好,平均确定性系数均超过0.8,其中以BP神经网络模型0.977为最高;场次洪水合格率均超过60%,新安江模型和GR3模型洪水过程模拟效果相当。在实际预报中可采用多模型相结合的方式进行综合分析,进而提升洪水预报精度。     

数据驱动模型与概念性模型的应用对比

BP神经网络与K-最近邻(KNN)算法相耦合所建立的BK(BP-KNN)模型是一种数据驱动模型,它克服了传统的BP神经网络模型必需前期实测流量、泛化能力不强的缺点。IHACRES模型是一种结构简单、应用广泛的以单位线为基础的集总式概念性模型。选择板桥、马渡王两个流域分别运用BK模型、IHACRES模型和新安江模型进行径流模拟。模拟结果表明,BK模型的模拟效果最好,IHACRES模型次之;说明数据驱动模型在水文模拟中有着巨大的运用空间。     

湿润地区山区小流域水文模型应用与比较

将新安江模型、萨克拉门托模型及TOPMODEL应用在3个不同的湿润地区山区小流域,将洪峰相对误差及峰现时间误差作为预报精度主要评价指标,分析不同水文模型在各流域的精度及适用性。结果表明:在南阳河流域,新安江模型略优于另外两种模型,但3种模型总体精度均不高;在雾渡河流域,新安江模型精度较高,萨克拉门托模型次之,TOPMODEL精度最低;茅坪河流域资料匮乏,仅有的6场洪水全部用于模型率定,3种模型均能达到预报精度要求。综合比较后发现,新安江模型在3个研究流域预报精度最高。     

基于贝叶斯模型平均法的多模型综合预报洪水概率研究

研究对象为淮河流域内的息县、潢川、班台至王家坝区间,在采用新安江模型和降雨径流经验模型进行洪水模拟的基础上,构建了基于BMA洪水概率预报模型与基于BP神经网络的组合预报模型,对比分析了两种方法的预报效果.结果表明,以BMA概率预报的期望值为预报值,12场洪水的平均确定性系数为0.93,整体上优于新安江模型(0.92)和...     

新安江模型与水箱模型在马家沟水库洪水预报的适用性研究

洪水预报是重要的非工程防洪措施之一,是防洪指挥决策的主要依据。为避免单一模型预报结果的不确定性,以城固县马家沟水库为对象,应用新安江模型和水箱模型分别模拟了2019—2021年流域日径流和次洪水过程,并结合遗传算法率定优化的模型参数比较了模拟结果与精度。日模方面,水箱模型的模拟效果更优,洪量相对误差小于16%,洪峰相对误差小于4%,峰现时差小于1 h, Nash-Sutcliffe效率系数大于0.58,均达到了《水文情报预报规范》的评定精度要求,且对于水库大洪水的模拟效果也较为理想。次模方面,2个模型的峰现时差表现相当,新安江模型的模拟效果更平滑,水箱模型的洪量和洪峰模拟更贴近实测流量过程。整体来看,水箱模型比新安江模型更适合马家沟水库的洪水预报。     

神经网络模型在水文模拟中的应用研究

针对传统BP神经网络模型存在收敛精度不高,引入小波函数对传统BP神经网络模型节点计算方法进行改进,并将改进的BP神经网络模型用于大洋河水文模拟研究中。研究结果表明:改进的BP神经网络模型可改变传统神经网络模型的收敛精度,在大洋河流域洪水尺度水文模拟中,相比于传统BP神经网络模型,模拟精度得到明显提高。     

改进的HBV模型与新安江模型在武江流域洪水预报中的应用比较

采用改进的HBV模型和新安江模型进行中小流域洪水预报研究,并对两种模型的模拟结果进行比较。结果表明,两种模型的模拟精度均较高,预报精度达到乙级以上,新安江模型的模拟精度略优,而改进的HBV模型的参数变化范围小,易于识别,异参同效作用小,模型运算速度快。两种模型均能适用于广东省中小流域洪水预报。     

基于BP算法的龙门站含沙量预报模型

针对目前各种传统水文含沙量预报方法的不足,考虑吴堡至龙门区间入流的影响,建立了基于神经网络的BP预报模型,对龙门站最大含沙量进行了预报,并利用实测资料对模型的模拟效果进行了验证,预报精度比较理想.     

基于网格新安江模型的汇流方法研究

为使网格新安江模型更好应用于无资料地区洪水模拟及预报,文章采用网格水滴汇流方法构建网格新安江模型的汇流部分,以湿润地区屯溪流域为研究流域,将网格水滴模型与扩散波汇流模型及马斯京根汇流模型对比验证其模拟精度,并将网格水滴模型应用于半湿润半干旱地区东湾流域验证其适用性。结果表明,采用网格水滴汇流方法的洪水模拟过程在屯溪流域的模拟精度与其他2种方法基本相当,均可以达到甲级预报精度;同时在半湿润半干旱地区东湾流域的应用达到乙级预报精度。网格水滴汇流方法具有一定适用性。     

基于新安江模型的曲江流域水文模拟研究

水文模型在水文理论研究和实践中具有重要意义。将曲江流域西山水文站以上区域作为研究对象,分析了新安江模型在该区域的适用情况。结果表明:新安江模型在曲江流域模拟效果良好,Nash效率系数多在0.7以上,水量平衡误差也基本控制在±10%以内;资料序列的长度对模拟效果影响显著,长序列资料的峨山站和西山站模拟结果明显优于短序列的大矣资站和马家庄站;新安江模型能较好适用于我国南方山区,对研究变化环境下水文过程的响应具有良好的适用性。     

Test of newly developed conceptual hydrological model for simulation of rain-on-snow events in forested watershed

A conceptual hydrological model that links the Xin’anjiang hydrological model and a physically based snow energy and mass balance model, described as the XINSNOBAL model, was developed in this study for simulating rain-on-snow events that commonly occur in the Pacific Northwest of the United States. The resultant model was applied to the Lookout Creek Watershed in the H. J. Andrews Experimental Forest in the western Cascade Mountains of Oregon, and its ability to simulate streamflow was evaluated. The simulation was conducted at 24-hour and one-hour time scales for the period of 1996 to 2005. The results indicated that runoff and peak discharge could be underestimated if snowpack accumulation and snowmelt under rain-on-snow conditions were not taken into account. The average deterministic coefficient of the hourly model in streamflow simulation in the calibration stage was 0.837, which was significantly improved over the value of 0.762 when the Xin’anjiang model was used alone. Good simulation performance of the XINSNOBAL model in the WS10 catchment, using the calibrated parameter of the Lookout Creek Watershed for proxy-basin testing, demonstrates that transplanting model parameters between similar watersheds can provide a useful tool for discharge forecasting in ungauged basins.     

SPARROW模型的传输过程研究——以新安江流域总氮为例

建立新安江流域总氮的SPARROW模型,以土-水传输因子(LDF)表示降雨、坡度、气温3个土-水传输变量的影响,结合农业源、林草地源、生活源3个污染源排放系数,分析总氮经过土-水传输之后到达河道的比例(LDR),由此揭示总氮的非点源污染特征。结果显示坡度的影响在整个流域范围内差异相对较大,LDF为0.86~1.06,因而对3类污染源进入河道的传输比差异亦较大。综合考虑3个土-水传输变量作用下,子流域60土-水传输因子最大,而子流域225最小,因此若制定减排措施要求入河减少量相同,管理上会优先考虑子流域60所在的地区。研究采用改进的河流衰减方程同时描述水文和非水文因素的影响,代替河流分级衰减系数,引进传质系数作为模型模拟参数,削减速率与流量呈负相关关系,且大部分河段削减速率均在以往文献研究范围之内,表明改进的传质速率用于新安江流域总氮模型具有可行性。     

城西试验流域水文特性及水文过程模拟

水文试验是认识水文规律的重要基础工作。根据我国东部低山丘陵区城西试验流域的实测资料,分析不同尺度降雨径流之间的响应关系,再利用新安江流域水文模型进行径流模拟,进一步探讨该模型在我国东部低山丘陵区的适用性。结果表明:在试验流域空间尺度(几十平方公里)的暴雨洪水过程中,洪水峰现时间一般滞后雨峰3～4 h;场次和月尺度上的降雨径流具有较好的正相关关系;在日尺度上,降雨径流关系散乱,以10和70 mm降雨量为阈值呈U型分布; 3种时间尺度上,径流均受到前期退水过程的影响,其中,时间尺度越短,受前期退水过程的影响越显著;新安江流域水文模型在我国东部低山丘陵区具有较好的水文模拟能力,且月尺度水文过程的模拟效果优于日尺度,对天然流域的模拟效果优于人类活动扰动的流域。     

改进的新安江模型多目标参数优化 ——以临涣集流域为例

平原灌区水文过程受人类开采灌溉影响较大,地表水与地下水物质能量交换频繁,单目标率定方法难以同时有效模拟该区流量和地下水埋深过程。对此,在新安江模型基础上加入地下水蓄水库,构建地表-地下水耦合模型,建立包含流量与地下水埋深信息的多目标函数。采用MCAT分析流量和埋深单目标以及多目标下的参数敏感性,用SCE-UA算法率定遴选出的敏感参数,比较单目标和多目标率定结果。结果表明,该多目标参数优化方法显著提高了工作效率,解决了单目标率定中无法同时达到流量与地下水埋深过程模拟高精度的问题。模型在临涣集流域的耦合模拟中取得较好效果,为平原灌区地表水与地下水动态模拟和水资源评价提供参考。     

降水预报产品在不同水文气象分区中小流域的 适应性评估

以位于不同水文气象分区的屯溪流域和绥德流域为研究对象,选取 TIGGE(THORPEX?Interactive?Garnd Global?Ensemble) 数 据 集 中 NCEP（ National?Centers?for?Environmental?Prediction） 、 ECMWF（ European?Centre?for Medium-range?Weather?Forecasts）、CMA（China?Meteorological?Administration）3 种预报产品的 2010—2015 年控制 预 报 数 据 , 基 于 分 位 数 映 射 法 中的 QUANT（ non-parametric ?quantile ?mapping ?using ?empirical ?quantiles） 法 和 RQUANT（non-parametric?quantile?mapping?using?robust?empirical?quantiles）法进行预报降雨修正,并采用多分类预报 检验、连续型预报检验和概率型预报检验等方法,对不同水文气象分区、不同预报产品和不同修正方法进行比较 与适用性分析;同时,以屯溪流域实测降雨为例,通过增加噪声项对降雨重采样,基于新安江模型分析降雨不确定 性对水文模拟结果的影响。结果表明：在研究流域,所选的预报产品对无雨和小雨期的预报精度都较高,但随着 降雨量的增加,各产品的预报能力均出现较为明显的下降。多分类和连续型检验表明绥德流域的降雨预报效果 更佳,NCEP 和 ECMWF 在研究流域的整体预报精度较高,CMA 的整体预报精度在研究流域略低于其他产品。各 产品在修正后大部分检验指标预报精度提高,其中：ECMWF 在绥德流域修正后预报精度最高,对两种修正方法都 有很好的适用性;在屯溪流域,NCEP 和 ECMWF 在不同修正方法后各指标预报精度各有高低,CMA 在修正后仅 在大雨量级的 TS 评分预报精度高于其他产品。降雨的不确定性会对水文模拟产生消极影响,并导致参数的不确 定性和水文模拟精度的下降。     

基于洪水分级的两江电站洪水预报方案研究

本文以两江电站为研究对象,针对传统洪水预报方案中没有考虑洪水分级的问题,将洪水分为大、中、小3个等级,编制了基于洪水分级的洪水预报方案。方案中,以泰森多边形对流域进行分块,预报模型采用三水源新安江模型和实时校证算法;采用人工经验与粒子群算法结合的方法,利用2000—2015年的资料,率定了不同类型洪水的模型参数。采用2016年洪水资料对预报模型和实时校正算法进行了验证。结果表明,本文洪水预报方案优于洪水不分级方案,率定出的模型参数适合不同等级的洪水,采用的实时校正算法可以提高预报精度。     

空间嵌套式流域水文模型的初步研究——以三峡水库入库洪水预报为例

三峡水库的防洪调度是多任务和多目标的,既需要掌握整个长江上游的水、雨和工情,也不能忽视三峡区间洪水信息。本论文以三峡水库入库洪水预报为例,依据入库洪水特性,在整个长江上游和三峡区间分别构建了大小两种尺度网格单元的分布式水文模型,并与一维和二维非恒定流的库区水动力学模型相结合,初步实现了这两种尺度水文模型的空间嵌套,以此探讨适合于大型流域数字水文模拟的空间嵌套式流域水文模型结构与构建方法。研究初步表明,嵌套模式构建的流域水文模拟方法,能够解决大流域水文模拟中多尺度之间的衔接问题。     

基于栖息地模型的新安江坝下生态流量研究

通过水力学模型与物理栖息地模型的耦合建立,揭示水文水力学与河流生物生命过程的响应关系,探索水生生物最佳生境所需的生态流量,为构建系统理论提供依据。基于物理栖息地模型,运用MIKE 21二维水力学模型模拟新安江坝下江段不同流量条件下的水深、流量分布,利用PHABSIM栖息地模型作出流量-WUA关系曲线,并得出虹鳟鱼适宜生态流量为160 m3/s,该值介于tennant评价标准极好与最佳之间,分析认为该计算结果更为合理,可为虹鳟鱼的保护和新安江水库的生态调度提供参考。     

阿克苏河源流径流模拟初探

观测困难、站点稀少、自然条件恶劣是高寒山区水文系统研究面临的基本问题。特殊的自然地理条件给水文过程研究带来了极大的复杂性,同时也阻碍了高寒山区水文过程和机理研究的发展。本文以阿克苏河源区库玛力克河流域为研究区,采用含融雪结构的新安江模型模拟该流域的径流过程;利用出山口径流数据对模型进行率定和检验。结果表明:含融雪结构的新安江模型能在水文、气象资料稀缺的条件下,模拟库玛力克河流域的日径流过程,并且与实际的径流过程具有较好的同步性,径流量相对误差15%以内,但精度还有待提高。为资料缺乏的高寒山区河流径流过程进一步研究提供参考。