基于TIGGE资料的清河流域降雨预报信息的可利用性分析

鉴于集合预报能在一定程度上减少单一数值预报的不确定性,以清河水库以上流域为例,根据TIGGE提供的降雨预报信息,选取ECMWF、NCEP、CMA三个降雨预报中心中的扰动预报模式,利用TS评分、Brier(BS)评分和Talagrand分布三个指标,对2007~2013年5~10月预见期为24、48、120、240h的降雨预报信息进行评估。结果表明,三个中心对低量级的降雨预报效果较好,整体表现为随着预见期的增长准确率逐渐降低,并存在一定的空报现象。并从实用性出发,进一步对ECMWF预见期为240h的降雨预报信息进行三率分析,验证了该预报信息可用于水库的实时防洪调度决策。     

中期降雨分级预报信息的可利用性分析

分析了中期降雨分级预报用于跨流域调水中的必要性和重要性,研究了大伙房水库流域中期降雨的分级方式,采用聚类分级法及误差特征值分析法对2001～2007年5～9月流域实际3～7 d降雨资料与GFS提供的流域预报降雨量进行预报降雨分级统计,并分析了各量级降雨预报精度及在跨流域引水中的可利用性.结果表明,大伙房水库流域分级降雨预报信息基本达可利用程度,可为跨流域引水提供参考.     

基于MPGA-BP模型的降雨预报研究

降雨预报是水文预报的重要环节,提高其准确性是进行洪水、径流等预报的前提。针对目前预测方法中存在的易落入局部极小值、收敛速度慢和收敛对初值敏感等问题,将多种群遗传算法(MPGA)与反向传播(BP)神经网络模型相结合,提出了一种适用于降雨预报的多种群遗传神经网络模型(MPGA-BP)。实例计算结果表明,该模型具有良好的预报性能和泛化能力,为降雨准确预测提供了有力的技术支持。     

校正后的降雨格点预报在洪水预报中的应用

针对实现降雨数值格点预报与洪水预报的耦合为延长洪水预见期的有效手段及降雨数值格点预报与实际降雨情况存在的偏差,采用误差外推法考虑格点预报误差的影响,并提出了利用实测雨量站(校正参照量)所在格点的降雨信息及绝对误差校正其他格点降雨数值方法,无需将校正参照量插值于每一个格点,避免了不准确插值的影响,使降雨格点预报的整体偏差获得修正的同时,降雨空间分布亦得到很好的保持.以潘家口水库以上流域为例,检验结果表明,该方法取得了较好的效果.     

GPS PWV在大气降雨及洪水预报中的应用

针对预见期短已成为水文预报发挥更大效益的主要障碍的问题,基于GPS遥感大气水汽原理,以 美国地基GPS监测网为例,验证了地基GPS探测PWV的精度,探讨了利用区域GPS网探测可降水量时最佳网 外辅助站数目。结果表明,GPS方法可在降雨发生数小时前提供时空分辨率远高于传统探空探测方法的可 降水量序列,且完全满足区域降雨与洪水预报的精度要求;利用区域GPS网监测大气水汽时加入3个网外 辅助站为最佳选择。     

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。     

水电站水库预报发电调度的模糊风险分析

针对径流预报误差给水电站水库发电调度带来的风险,在采用组合模型对月径流进行预报和优化调度计算的基础上,构建了水电站水库预报发电调度的模糊风险分析模型框架,并在对入库径流进行随机模拟的条件下设计了模糊风险分析模型的求解流程。三峡水电站水库的实例应用表明,预报误差在5、10月对发电调度的影响较大,且水电站在枯水期的发电模糊风险比汛期高。     

丹江口水库径流预测方法与趋势分析

针对径流量时间序列非线性、非平稳性的特点,基于丹江口水库1933~2001年的入库水量资料,采用紧致型小波神经网络预测水文序列,将小波基与输入向量的内积进行加权计算和反复训练,发挥小波变换良好的时频局域化性质及神经网络的自学习功能,再通过1961~2001年降水量和入库水量的对比,分析了降水和径流的变化过程。结果表明,径流量有减少的趋势。     

降雨因子与地质因子相结合的滑坡预报方法

针对通过降雨预报滑坡的准确性和可靠性较低的问题,基于降雨因子和地质因子对滑坡影响程度的分级标准,提出将降雨因子与地质因子相结合对滑坡进行预报,采用多因子相互作用关系矩阵进行了边坡易滑度等级标准的划分,并以秭归县境内的千将坪滑坡为例,对该滑坡的稳定性进行了判定,从而验证了该方法的合理性和有效性。     

多源降水信息在海河流域洪水预报中的应用

将气象数值预报降水格点信息、雷达反演降水信息插值到实测雨量站点中,分别通过覆盖、插补方式将插值的雨量信息统一整合到标准的实时水雨情库中,从而实现与该站点实测信息的融合,从降雨数据层面实现了测站的历史、实时、未来降水信息的统一。在此基础上,利用现有水文预报系统进行多源降水信息支持下的洪水预报,在确保一定精度的前提下,延长了洪水预报的预见期。将该方法应用于2012年海河流域洪水预报和防洪调度中,取得了较好的效果。     

南流江流域降水序列变化的特征分析

以南流江流域15个主要代表站点为例,基于1978~2007年的年降水资料,采用回归分析法、滑动t检验法、Cramer法、Yamamot法、MannKendall法和Pettitt法进行了演变趋势分析和突变点检测,并运用小波分析揭示其降水序列的多时间尺度振荡特性和周期性变化。 结果表明,南流江流域年降水量变化趋势不明显,1996年发生突变,演变过程存在三类明显的时间尺度特征,降水量由多变少。     

基于时间序列的滇池流域降雨变化特征分析

针对云南省连续4年大旱、降雨偏少的问题,基于滇池流域内18个雨量站1965~2011年降雨资料,分析了降雨年际年代变化特征,采用线性回归法和Mann-Kendall非参数检验方法对年降雨序列进行趋势预测,利用Morlet小波进行周期分析,并通过小波系数方差检验年降雨序列主周期。结果表明,滇池流域降雨年际变化大,变差系数在0.17~0.24之间;年内分配不均,雨季占全年降雨量的87%左右;年降雨序列呈减少趋势,但减少趋势不明显;降雨序列主周期为23年,次周期分别为4、15年。     

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。     

洪水预报方案的模糊风险分析方法及应用

针对传统的洪水预报方案风险分析方法仅考虑设计变量的随机性而未考虑设计变量及失事准则的模糊性的不足,从考虑洪水预报失事准则的模糊性出发,计算了洪水预报系统的模糊风险。通过引入水平截集三角模糊数将预报失事准则模糊性转化为非模糊性,并结合传统的改进一次二阶矩(AFOSM)风险分析方法,给出了洪水预报各变量及系统的模糊风险区间值。实例应用表明,该方法得到的模糊风险能表示不同程度的风险值,比传统的风险确定值更符合实际,且可为决策者提供更多的决策信息。     

GFS降雨预报图数值化处理算法在洪水预报中的应用

鉴于大部分气象系统对外发布的降雨预报信息均为降雨预报图的形式而不能直接用于水库调度,设计了一种GFS降雨预报图数值化处理算法,可计算出降雨预报图中任意像素点的降雨数值预报信息,然后利用计算出的GFS降雨数值预报信息与洪水预报模型耦合来进行洪水预报,并以桓仁水库2010年的一场洪水为例进行了验证。结果表明,利用该算法计算出的降雨数值预报信息可应用于洪水预报,具有较好的应用前景。     

滹沱河流域汛期气温、降雨及径流变化特征分析

分析汛期水文气象等要素的变化特征对认识流域水资源演变规律非常重要。选取滹沱河流域1958~2004年的水文气象数据,采用线性趋势回归检验法、滑动秩和法及Morlet小波分析法分别对汛期水文气象要素序列的趋势、突变及周期性进行分析,并基于Surfer 9软件分析了降雨变异前后空间分布的变化情况。结果表明,滹沱河流域汛期月平均气温呈升高趋势,而降雨及洪量则呈下降趋势;气温、降雨和洪量序列均存在突变现象,变异点大致出现在1980年前后;变异后流域平均降雨量明显减少,且变异前后降雨空间分布也存在明显差异,变异前降雨在流域空间上更为集中,更易形成洪水过程,变异后滹沱河流域洪涝灾害发生可能性有所降低。     

基于信息扩散技术的面雨量集成预报方法

准确的面雨量预报可有效提高洪水预报的精度和延长洪水预见期,是提高预报准确率的有效途径。基于信息扩散技术,以淮河流域面雨量预报集成为例,提出一种集成应用方案,利用淮河流域2012年6~8月的ECMWF、JMA面雨量预报资料进行集成预报试验。应用试验表明,集成预报（CFCST）性能总体上优于单个预报成员（ECMWF、JMA）。     

洪泽湖周边滞洪区洪水风险分析

为加强洪泽湖周边滞洪区的洪水风险管理,构建了洪泽湖周边蓄滞洪区一、二维耦合的洪水演进数学模型。利用1991、2003、2006、2007年四年历史洪水资料对模型参数进行率定,验证了模型的合理性。对洪泽湖50、100、300年一遇三种设计洪水方案进行模拟计算,得到了各类洪水风险要素的动态分布情况,并通过GIS叠加分析,估算了三种方案下的淹没损失情况,该结果可为洪泽湖周边滞洪区的洪水风险管理提供参考依据。     

基于G4模型的汾河流域洪水风险分析

为了快速地进行洪水风险分析、准确地评估出流域存在的防洪问题,以汾河流域为例,采用二维G4洪水模型进行洪水淹没分析,绘制了相应的汾河流域洪水风险图,并在风险图的基础上,结合GIS空间分析功能建立了受灾损失模型,对研究区主要防洪工程进行了相应的受灾损失评价。结果表明,在现状堤防条件下,流域内城市防洪标准偏低;在规划堤防条件下,洪水淹没面积明显缩小,受灾人口和经济损失也显著减少。