基于弹性梯度下降算法的BP神经网络降雨径流预报模型

运用反向传播(back propagation, BP)的改进算法弹性梯度下降算法,选择崇阳溪上游流域1997—2014年的14场降雨径流过程,以流域内洋庄、吴边、大安、坑口、岭阳、岚谷6个雨量站的实测降雨量和武夷山水文站的前期流量资料为输入,武夷山水文站相应流量为输出,建立弹性梯度下降算法的BP神经网络降雨径流预报模型,采用7场降雨径流过程对模型进行检验。结果表明,与传统的反向传播算法相比,该模型所需的参数较少,运算速度显著提高,模型的预报精度满足要求,可以为防汛部门预测洪水提供依据。     

降雨径流相关法在水库洪水预报中的应用研究

洪水预报在防汛减灾与洪水资源开发中扮演着重要角色,是水库运行管理的基础。尽管洪水预报方法在科学研究上经历了由降雨径流相关、集总式水文模型到分布式水文模型的发展历程,但因降雨径流相关法具有计算简单、易于使用等特点,在水库调度等实际生产中至今仍被广泛应用。以山东半岛龙角山水库为例,对以往所采用的降雨径流单线预报方法进行改进,在充分考虑该流域降雨前期土壤含水特性的基础上,采用人工试错法将降雨径流关系的主要影响因子——前期影响雨量P_a划分为不同的区间,建立了P+P_a-R_s和P-P_a-R_s两套降雨径流关系图。结果表明,相比于降雨径流单线预报方法,两套降雨径流关系图的合格率分别提高了6%和7%,预报精度由乙等提高至甲等级别,增强了降雨径流相关法在龙角山水库的实用性,为水库调度决策提供了重要的科学依据。     

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.     

SCS模型在黄土丘陵因子径流场中的应用

因为黄土区中小流域地形地貌复杂,影响径流的水气象资料较难获取,故在无资料地区的小流域设置因子径流场对降雨产流进行预报和计算;利用美国水土保持局提出的降雨SCS计算模型对因子径流场径流量进行了分析计算．结果表明,计算值与实测值拟合效果较好,能够满足同类地区对因子径流场产流量的预报．另外,因子径流场具有资料易于获得,且简便易观测等特点．     

模型参数不确定性对排水管网功能状态评价的影响

降雨时空分布的随机性,下垫面的复杂性,以及管网在设计、施工、使用过程中的不确定性,导致排水管网水力模型参数取值存在着不确定性.为了评估参数不确定性对节点和管道功能状态评价的影响,建立了考虑降雨输入、产流、汇流、管网水动力计算各过程不确定性参数的分析模型.根据建模流程的参数要求和文献结论,选择了暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)建模过程中的14个参数作为不确定性参数;基于模型参数的增量对计算结果的影响分析,进行了参数灵敏度排序,选取了5个主要参数进行不确定性分析;基于SWMM求解器,采用Monte Carlo随机模拟方法计算了节点、管道的失效概率和相应的溢流时间、体积、充满度模拟均值、变异系数;通过对比参数取中值的确定性工况计算出的节点、管道的相应结果,分析了不确性与确定性分析结果的差异性.算例分析结果表明:在降雨输入和模型计算过程中均存在影响较大的不确定性参数,有必要考虑模型计算全过程参数的不确定性;相对于确定性工况,不确定性分析模型对高风险概率的节点和管道具有较好的识别效果;不确定性分析识别出的不可靠节点的溢流时间、体积模拟值相对确...     

考虑蓄满产流机制的流域分布式产汇流模型

洪水预报通常基于降雨径流模拟进行。以山坡水文学理论的蓄满产流机制为出发点,展开了对山区流域降雨径流模拟的研究,以此建立分布式三水源产汇流模型。首先,对研究流域进行离散化,以数字高程数据为基础提取流域的地形数字特征,使离散化坡面单元的数据同时完成自动匹配,实现参数的空间离散化,为模型的应用提供参数支撑。其次,采用水流连续方程和达西公式计算单元坡面内的产流量;以圣维南方程组简化的运动波方程为控制方程,推导出坡面流近似的偏微分方程,利用特征线法对每一单元坡面进行汇流计算。所建分布式水文模型可模拟从非饱和壤中流漫溢到坡面单元上形成饱和坡面流的暴雨径流过程。同时借由马斯京根-康吉法衔接了坡面离散单元水文子过程与主河道的汇合。最后选取美国古德温河流域典型的降雨过程进行次洪过程模拟,采用确定性系数、相关系数来评定模拟精度,结果表明其模拟精度达到了径流过程模拟和作业预报的精度要求。总体来说,所建分布式产汇流模型不但适用于单一坡面的径流分析,且能够应用于一般流域以进行降雨径流过程的模拟,在一定程度上可为防洪调度提供参考依据。     

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。     

考虑流域湿度的非线性扰动模型及其在流域洪水预报的应用

本文探讨了降雨～径流过程的非线性问题。为了改善洪水预报精度,提出了一种考虑流域湿度的非线性扰动模型。它是一种水文系统方法,不仅可以考虑流域的水文季节信息,而且描述了整体非线性的产流和汇流。运用中国和美国等国家十个典型流域资料进行逐日降雨径流预报检验,说明本文提出的非线性扰动模型方法明显优于现行的各种线性系统方法。     

黄河流域中长期预报现状及发展趋势

1概述黄河流域中长期预报开始于50年代。1957年为适应三门峡水库施工需要，黄委会水情科根据流域遇水规律，试作了枯季径流预报。1959年起，采用前后期径流相关法和杨鉴初提出的历史演变分析法制作黄河流域月长期径流预报和年最大流量预报。1964年以后引进气象中长期预报所采用的周期分析法、回归分析法等，1968年开始制作流域降水长期预报，1974年起发布黄河下游冬季长期气温预报。1976年以后随着电子计算机的广泛应用，各种统计预报方法在中长期预报中得到应用，预报精度也由原来的50％左右提高到70％以上。降雨、径流、气温中长期预报在…     

国家重点研发计划:多尺度水文水资源预报预测预警关键技术及应用研究(编号:2016YFC0402700)——课题九:水文水资源预报预测不确定性分析及降低控制技术(编号:2016YFC0402709)

正一、拟解决的关键科学问题或关键技术问题水文水资源模拟预测模型是对客观水文过程认识的概化,模型输入、模型结构、模型参数中存在的诸多不确定性,必将导致预报预测结果的不确定性。如何通过不确定性要素的朔源识别、预报不确定性定量评估和概率预报等关键问题的研究,建立水文水资源预测不确定性分析及概率预报理论与方法体系,降低预报预测的不确定性、提高精度,是这一课题的研究要点。