中国洪水预报系统中动态考虑雨量站列表与权重研究

中国洪水预报系统功能完善、架构完整,但在雨量站及其流程控制上仍可进一步完善。为此,分析了雨量站变迁给洪水预报带来的影响,并给出了两套解决方案,最佳方案用于修改系统,即基于流域特征按照泰森多边形法动态确定雨量站列表和权重;临时解决方案,即剔除哑站后将权重同倍比放大。实例应用结果表明,改进的雨量站数据控制流程有助于改善预报方案。研究结果对提高中洪系统的应用效果及相关系统的设计研发等具有重要意义。     

基于水动力学模型的实时糙率反推在洪水预报中的应用

针对洪水预报中糙率的实时修正问题,采用卡尔曼滤波技术实现动量方程实时校正糙率,以提高水动力学模型的洪水预报精度.同时考虑河道下游糙率对上游水深的影响,使反演的糙率更显客观.选择长江干流寸滩至万县河段进行试验,应用2004年该河段洪水资料作验证.结果表明,实时反演的糙率对提高洪水预报精度有效.     

基于系统响应理论的分水源误差修正

为了提高实时洪水预报的精度,在产流误差动态系统响应曲线修正方法的基础上,着重考虑了其局限性,提出了基于系统响应理论的分水源误差修正方法,将新安江模型汇流部分视为一个系统,首先对实测流量进行实时水源分割,得到各水源产流形成的流量过程;然后应用系统响应理论,计算得到各水源产流对应的动态系统响应曲线,对地面径流和壤中流进行修正,再用修正后的结果重新计算出流过程,从而达到实时修正的效果;最后通过理想案例和实际案例对该修正方法进行了检验。结果表明,该方法修正效果明显,有效提高了洪水预报精度。     

梯级水电站洪水优化调度几个问题的探讨

本文详细讨论文献[1]中梯级水电站洪水优化调度线性二次型控制模型分解协调算法的收敛性,推导出收敛的充分条件.针对预报入流过程存在误差,提出实时决策的基本思路,建立了上游电站洪水优化调度方案的实时修正公式,用以处理洪水最优化调度方案所需计算时间与洪水调度实时性要求之间的矛盾。     

遥测降雨的抗差修正研究

分析了遥测降雨观测资料的分布特征，引入抗差估计理论修正遥测降雨资料中出现的异常值，提高实时洪水预报精度。根据实际应用中出现的问题进行了改进。对闽江七里街流域1988～1998年45场洪水的暴雨资料，用生成的误差系列比较了各种方法的修正效果和探测效率。改进后的三步抗差修正的优越性获得了较好的修正效果．均超过60％。     

综合约束线性系统模型及其实时校正方法的研究

本文根据概念性模型与黑箱子模型各自的优缺点,将二者结合起来构成了一个综合约束线性系统模型,并建立相应的实时校正模型,自动跟踪修正模型的预报误差,组成联机实时洪水预报系统。通过长江三峡风滩以上流域作实时洪水预报验证,取得了较好的精度。     

基于动态水位流量关系的水动力洪水预报模型研究

鉴于下边界条件对水动力洪水预报模型精度的影响,采用提高下边界条件的质量来提高洪水预报精度,在考虑中下游地区洪水易受变动回水顶托影响的基础上,提出了动态处理水位流量关系下边界的方法,即利用最新信息,并采用分段线性拟合的方法动态拟合新的水位流量关系作为下一时刻的边界条件进行洪水预报,使模型边界具有一定的实时修正功能。在资水流域水动力洪水预报模型中的应用表明,该方法预报精度较高。     

防洪系统实时调度的动态规划模型

本文建立了一个防洪系统实时调度的优化模型,这个模型是个多维状态变量、一维决策变量的动态规划模型。通过不断更新洪水预报信息,对实时调度模型进行连续求解和决策,便可有效地获得一场洪水调度的最优策略。本文以HR防洪系统作为实例研究,其结果非常接近洪水过程完全确知时最优运行策略。文中,首先介绍实时调度模型的结构,然后说明模型求解步骤,最后给出了实例研究成果。     

基于模糊统计法的浙江省洪水分期过渡期及其空间分布规律

鉴于确定洪水分期过渡期在水库实际调度中的重要意义,针对浙江省洪水分期的主要特点,基于浙江省9个代表性雨量站1961~2010年降水资料,应用模糊统计法确定了各雨量站洪水分期过渡期,进而分析了全省分期过渡期的空间分布规律。结果表明,浙西、浙南地区率先进入汛前过渡期,浙中及杭嘉湖平原地区进入汛前过渡期的时间最晚;率先进入汛后过渡期的同样是浙西、浙南地区,其次是浙中及杭嘉湖平原地区,最后进入汛后过渡期的是浙东沿海区;浙西和浙中地区汛前过渡期持续时间较短,而其他地区稍长;浙东沿海区汛后过渡期持续时间较短,其次为浙中地区,而浙西地区最长。     

乌溪江梯级水库洪水预报精度提高的方法

为提高乌溪江梯级水库洪水预报精度,对洪水预报精度的影响因素进行了分析,找出了提高洪水预报精度的方法,即增加自动测报雨量测站点数量、对流域小水电的开发情况进行详细调查并对有调蓄能力的小水电安装压力式水位计进行实时水情自动监测。经过2011、2012年的大洪水预报检验,雨量测站的增设更能反映流域降水实况,小水电的实际出流过程可对洪水初期的扣损进行调整、对中期进行流量修正,预报取得了良好的效果。     

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。     

神经网络在洪水实时预报中的应用研究

建立了一种基于神经网络的洪水实时预报模型。运用向后演算法，该模型的权重系数可以在每一时间步长上进行自动更新，较好地反映了实际水文过程和参数的时变性；由于该模型不再需要单独的误差序列实时校正模型，因而更加简洁。最后利用淮河鲇鱼山水库1975－1999年的小时降雨和入库洪水资料对模型参数进行了率定和校核。结果表明，洪水实时预报的效率系数超过96％，洪峰值合格率为92．5％，峰现时间误差都在1h以内。     

基于动态时间弯曲算法的相似洪水识别方法

相似洪水动态识别是在大数据背景下弥补实时洪水预报预见期不足的有效途径,对于支撑防洪调度具有重要作用。由此,结合产汇流理论建立反映洪水形成发展的复杂多元动态事件集;采用动态时间弯曲算法改进了欧氏距离算法对相位的适应性;基于多元时间序列相似性原理构建了相似洪水动态识别方法。以池潭水库30场雨洪资料相对完备的洪水为例,对所提方法进行验证,结果表明该方法具有较好的洪水识别效果。     

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。     

基于FAHP-Fisher的最优分割法在汛期分期中的应用

针对传统汛期分期方法主观性较强的问题,提出以基于FAHP-Fisher的最优分割法进行汛期分期。并以张家庄水库流域为例,利用各月降雨径流的相关系数进行Fisher分割,定量确定汛期和非汛期;然后选取能够反映汛期水库流域洪水特征的旬降雨量、旬最大1日雨量、旬最大3日雨量及暴雨天数4项指标,采用FAHP法确定其权重系数;再利用Fisher对汛期进行详细划分。将分期结果与水库现行的分期方案进行对比并对该区域的气候成因进行分析,结果表明基于FAHP-Fisher的最优分割法应用结果可信,且适用性较强。     

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。     

昆明市盘龙区山洪灾害分析评价方法

山洪灾害分析评价是山洪灾害群防群治的基础,以昆明市盘龙区为例,选择沿河村落所在小流域为分析对象,推求设计暴雨与设计洪水、评估现状防洪能力、采用试算法推求了三种不同土壤湿度条件下的预警雨量,在此基础上分析了产汇流模型模拟误差与预警雨量误差的对应关系,获得盘龙区重点山洪村防洪能力评价及预警雨量。分析结果表明,推求的预警雨量可以满足当地山洪预警雨量发布的需求,研究成果可为当地山洪监测预警系统提供参考。     

结合改进雨量不确定性计算方法的洪水概率预报及其应用

为更准确地预报洪水发生概率,针对传统雨量不确定性计算方法中相对误差估计不准确的问题,将独立同分布中心极限定理引入降雨不确定性计算中,推求一定区域内某次降水过程中面雨量测值的相对偏差、测量误差以及相对误差,实现降雨不确定性概率描述;降雨量概率分布计算与确定性水文预报模型耦合,最终实现考虑降雨不确定性的洪水概率预报,并以滩坑流域2014年间5场洪水过程为例对该方法进行了验证。结果表明,5场洪水预报的确定性系数均在0.89以上,洪峰误差均在9%以内,洪量误差均在7%以内,且预报区间覆盖率均在61%以上。说明结合改进雨量不确定性计算方法的洪水概率预报效果较好,预报精度和覆盖率高,具有一定工程实际意义。     

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）。