水文模型组合预报应用研究

针对水文模型结构误差和目前各大中型水库流域的防洪风险分析与决策方式,在当前应用广泛的洪水实时预报系统基础上,融入模型加权法的思想,采用一种比较简单易行和实用的“模型组合预报”方案,可以一定程度上提高洪水预报结果的精度和稳定性,也符合防洪风险分析与决策的思想．并在长潭水库流域最近几年的防台风洪水预报中进行了实践应用,实际应用效果良好．     

改进的人工神经网络水文预报模型及应用

在人工神经网络水文模型的研究中,往往加入前期径流以提高模型的预报精度.针对由此带来的问题,通过耦合总径流线性响应模型,建立一种基于人工神经网络的实时预报模型.通过引入总径流线性响应模型的模拟径流作为模型输入,模型的模拟模式能够提供较长的预见期,同时加入误差校正模型的实时预报模式也能够取得较高的模型精度.采用3个不同流域的流量资料对模型进行率定与校核.结果表明,模型能够取得较高的预报精度,显示了良好的适用性.     

水文预报的神经网络模式分类预报方法

基于时间序列的相空间扩维思想,利用神经网络的感知器分类原理,提出一种水文预报方法.直接从水文单因素时间序列滑动生成多维空间的一个相型分布中寻求水文现象变化的规律.并利用湖北省宜昌市沮漳河洪水资料对该方法做了初步验证.     

基于二元演化模式的流域水文模型

随着人类社会的发展,人类活动对流域水过程的影响越来越大。传统流域水模型已无法模拟人类活动影响下的流域水过程。具有物理基础并且考虑流域空间特性变化的流域水模型可以解决这个问题。提出基于二元演化模式的流域水模型研究方向,以全面考虑自然过程和人类活动对流域水过程的影响。     

概念性流域水文模型的比较

对5个著名的概念性模型,从模型结构的水源划分、产流机制、汇流计算及产流空间分布不均匀性的考虑等方面进行了比较分析,选择4个湿润或半湿润地区流域为研究对象,对各模型进行了应用检验.研究表明:各模型径流成分基本一致,但划分技巧不尽相同;各模型均包含蓄满机制,个别还考虑了超渗机理;汇流计算基本采用传统的方法,如单位线法、马斯京根法、线性水库法;只有TOPMODEL和新安江模型考虑了产流空间差异性问题.应用结果表明:产流机制对各模型的模拟结果影响较大,蓄满模型在湿润地区效果更好,而在半湿润地区,同时考虑了超渗机理的模型比其他模型适用.     

BTOPMC在山区流域暴雨洪水预警预报中的应用

为验证分布式水文物理模型BTOPMC在山区流域暴雨洪水预警预报中的适用性,利用BTOPMC模型对四川省2个山洪易发流域的暴雨洪水过程进行模拟。结果表明：BTOPMC模型能够较准确地模拟洪峰流量以及洪峰出现时间,达到暴雨洪水预警预报对模型的要求,该模型适用于山区流域的暴雨洪水预警预报。     

基于多水文模型预报能力分析的洪水预报

为了解决概念性和黑箱模型在小时尺度模拟效果对比中预见期选择的问题,提出利用滞后演算法求解概念性模型预报能力. 在两模型共同预报能力条件下,引入集对分析理论对比新安江模型、土壤水核算与演算（SMAR）模型、倒传递（BP）和Elman神经网络模型模拟效果. 概念性模型预报能力与流域面积成正相关且特定流域的预报能力相对固定,其中金华江和龙泉溪流域的预见期可以分别取第7、3 h;在相同预见期条件下,龙泉溪流域表现最好的是BP模型而最差的是Elman模型,金华江流域表现最好的是新安江模型而最差的是SMAR模型;引入集对分析方法可以从单指标转向更多指标进行综合评价,具有较好的适用性和高效性.     

概念性水文模型参数多目标率定及参数组合预报

针对概念性水文模型参数优化率定问题,考虑流域水文系统不同产汇流特性,提出一种多目标文化自适应仿电磁学算法（multi-objective cultural self-adaptive electromagnetism-like mechanism, MOCSEM）,并基于MOCSEM的优化结果,提出了一种简便的自识别参数组合预报方法。该算法采用仿电磁学算法实现可行解集的进化,并置于文化进化的框架中,根据水文模型参数优化率定问题的特点构建了信息空间,并引入了基于个体聚集密度的信息空间更新方法,保证了非劣方案的多样性;同时,加入一种自适应的扰动因子对算法的局部随机搜索操作进行修正,改善了算法的全局寻优能力。在此基础上,将MOCSEM算法应用于概念性水文模型——新安江模型的参数多目标优化率定,与MOSCDE算法进行对比分析,应用本文提出的自识别参数组合预报方法,尝试找到一种能权衡流域水文系统不同水文特性的自识别参数组合方式,可以为水文预报人员提供更为精确的流域径流预报方法。     

飞来峡流域基于栅格DEM的分布式水文模拟

基于栅格DEM的分布式水文模型能利用DEM提供的流域地形,包括流域边界、坡度、坡向、河网等特征信息,充分考虑下垫面条件的不均匀性及空间尺度相耦合性.以集水面积34097km2的飞来峡水库流域为例,利用SRTM90m精度的DEM资料提取流域特征信息和划分水系和子流域,采用基于栅格DEM的分布式水文模型来计算每个栅格的产汇流,河道汇流采用马斯京根法,参数率定采用SCE-UA优化算法.结果表明:一个结构简单、物理过程明确、参数较少的栅格DEM分布式模型可以被用于大中型流域的水文模拟,以更好地利用流域地形特征信息和描述流域水文过程.     

中长期水文预报方法的理论探讨

利用水文气象规律和统计学方法,从水分方程出发并通过对形成降水的两个要素（可降水及天气系统）进行定性和定量分析,在理论上寻求预报未来可能最大降水或可能最大洪水的一种方法     

分布式流域水文物理模型的应用和检验

应用BBMW流域资料来检验分布式流域水文物理模型 ,分析探讨径流形成原理及地表径流的空间分布规律 ,并与新安江模型的模拟结果进行比较 .5场洪水过程模拟的模型效率系数为 85 .2 % ,水量守恒指数为 0 .98,模拟效果较好 ,略高于新安江三水源模型     

干旱半干旱地区流域水文模型的适用性

以干旱半干旱地区的辽宁省东白城子和叶柏寿流域为研究实例,通过建立新安江模型、辽宁西部非饱和产流模型和时变增益模型,利用场次洪水观测资料进行模型的率定与验证,比较分析场次洪水在率定期与验证期的模拟预报效果,最后讨论分析了3种水文模型在干旱半干旱地区洪水预报的适用性.结果表明,以蓄满产流为核心的新安江模型不适用于干旱半干旱地区,适用性最差;辽宁西部非饱和产流模型较新安江模型模拟效果有所提高,但仍无法满足洪水预报的精度要求;考虑降雨强度的时变增益模型模拟效果最优,在干旱半干旱地区的适用性最强,具有良好的发展潜力.     

基于DEM的分布式流域水文物理模型

在全面综述分析国内外文献的基础上 ,提出和建立了一个基于DEM的分布式流域水文物理模型 ,并用来模拟小流域的降雨径流时空变化过程 ,得到了较好的模拟结果 .论文分为模型结构和应用检验两部分 .本文论述模型结构和数值解法 ,详细分析植物截留 ,蒸散发 ,融雪 ,下渗 ,地表地下径流方向和洪水演进等水文物理过程     

基于灰关联分析的多元线性回归模型在中长期水文预报中的应用

采用灰色系统理论中的关联分析方法,对影响径流的各个因素进行分析,挑选出影响径流的主要因子,建立径流与主要影响因子之间的多元线性回归预测模型.通过实例证明,该方法简单可行,预测精度较高.     

基于TIGGE资料的降雨预报评估 ——以洪安涧河流域为例

为评价集合降雨预报信息的可利用性,以洪安涧河流域为例,利用TS评分、BS评分、Brier评分以及Talagrand分布图对ECMWF和UKMO两个预报中心2007年5月—2013年4月预见期1～10 d的控制预报及集合平均预报降雨信息进行评估。结果显示:随着预见期的延长、降雨等级的提升,降雨预报的效果逐渐变差;降雨的集合平均预报比控制预报的效果好。进一步对两个预报中心降雨信息的集合平均预报进行精度分析,结果表明,ECMWF和UKMO的降雨预报信息在研究流域有较高的精度,且ECMWF的降雨预报效果优于UKMO。该研究成果表明了TIGGE的降雨预报信息可运用于洪安涧河流域,并可为探索流域内的径流预报及洪水调度等提供科学支持。     

基于汇流时间方法的空间分布式水文模型研究

基于汇流时间方法的空间分布式水文模型提出汇流时间概念，利用遥感信息和GIS作支持，采用SCS模型进行空间分布净雨强度计算。用DEM确定格网单元的流向，各个单元的流速基于运动波假设得以确定。出口的直接径流就是在各个汇流时间段内到达出口的所有格网单元的体积流之和。这种方法考虑到了降雨信息的空间分布，模型结构简单、参数物理意义明确。最后对基于汇流时间方法的空间分布式水文模型存在的几个典型问题进行了分析和讨论。     

三层耦合流域水文模型──(Ⅰ)模型结构和数学方程

提出和建立了一个新的三层耦合流域水文模型,简称为耦合模型,它以土壤层的含水量作为描述流域系统在降雨、径流转换过程中物理特征的状态变量,用三个耦合的线性常微分方程来描述整个流域系统将降雨转化为径流的反应机制．该模型具有概念清楚,结构简单,假设合理,模拟精度较高等优点．     

河道洪水演进的分类多模型组合预报方法

为了提高河道洪水演进预报精度,同时发挥各类预报模型的优点,提出一种组合预报方法,根据实际流域情况和资料情况选择多种洪水演进预报模型,针对不同的流量级别,利用多目标模糊优选方法选出特定条件下预报较准的模型进行分类组合预报,然后根据流量级别隶属度对各类预报结果加以组合.并以嫩江流域为实例,对组合预报方法的精度进行了验证.     

基于GIS的LLCHEN-A分布式水文模型与水资源预测

构建了一种以地理信息系统技术为支撑,充分利用DEM高程数据、土壤类型数字化、土地利用遥感数据等数字化信息以及考虑流域水资源利用情况的数字流域分布式水文模型(命名为LLCHEN-A模型).该模型产汇流原理采用了通用的水量平衡原理和蓄泄关系,模型代码全部是自编源代码,模型集成上除了融雪产汇流模块外,还有暴雨径流产汇流模块和水资源利用模块,使得模型具有适应性,能广泛适用于融雪地区、暴雨径流地区及河口地区的洪水预报和水资源预测,同时水循环模拟对象也从汛期洪水径流扩大到全年的水资源模拟.多个水文变量过程计算结果分析表明:该模型结构合理,计算的各环节水文过程符合实际水文规律.将模型应用于暴雨径流为主的杭州瓶窑以上东苕溪流域,应用实例表明该模型在水资源模拟与预测中能取得较好的效果.     

基于GIS的LLCHEN-A分布式水文模型参数及不确定性分析

以杭州瓶窑以上东苕溪流域为例,介绍了LLCHEN-A分布式水文模型参数的物理意义及确定方法.同时采用普适似然不确定估计(GLUE)方法,对模型参数的不确定性问题进行研究和分析.模型参数被分为不敏感参数和敏感参数,其中敏感参数又分为综合敏感参数、气象因子敏感参数及区域敏感参数.通过考虑模型参数与气象条件以及下垫面特征的匹配性,可以有效降低模型参数的不确定性,这将为今后流域水文模拟提供参考.