基于改进灰关联分析的相似洪水动态识别与预报方法

实时洪水预报是优化流域防洪减灾方案的重要支撑信息,基于洪水相似性的相似洪水预报是一种延长实时洪水预报预见期的可行途径。为改进灰关联分析法在相似洪水识别与预报中的应用效果,通过引入置信度距离、离势系数权重,加强传统灰关联方法的抗差能力,减少相似性分析过程中的信息损失,并将改进后的方法应用于相似洪水识别与预报过程中,最后结合池潭水库实测雨洪资料进行验证分析,预报精度评价结果表明,该方法预报精度优于传统灰关联分析法,可作为实时洪水预报的辅助方法。     

基于参数分解法的无资料流域洪水预报研究

针对目前无资料流域洪水预报方法存在的不足,提出了参数分解法,即利用武江流域控制站犁市水文站1980~1996年43场降雨径流资料作为模型参数率定资料,分别率定武江流域大、中洪水的新安江洪水预报模型参数,并以1997~2004年16场降雨径流资料进行检验,在模拟和检验达到较好的结果后,再利用参数分解法推求武江流域内田头水子流域大、中洪水的新安江洪水预报模型参数,并利用田头水59场降雨洪水实测资料对模型进行验证。结果表明,利用该方法建立的田头水子流域洪水预报模型预报大、中洪水的验证精度均达到乙级以上标准。     

基于改进的湿润地区站点与卫星降雨数据融合的洪水预报精度分析

目前卫星降雨数据是水文研究中重要的数据来源,但其精度尚未达到洪水预报的要求。将TRMM3B42RT、TRMM 3B42、GPM IMERG Early及GPM IMERG Late分别与站点实测降雨数据融合,并利用HEC-HMS模型进行洪水模拟,从而改进卫星降雨洪水预报精度。结果表明,卫星降雨数据在经过与实测降雨数据的融合处理后,误差明显降低,相关系数由0.7提高到0.9以上,进而提高了模拟洪水的精度,在洪水预报方面有一定的可行性。     

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.     

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。     

降雨移动方向对山区小流域洪水过程的影响

为分析降雨移动方向对山区小流域洪水过程的影响，结合流域地表径流汇流路径特点，基于物理概念的流域分布式水文模型，通过设计不同雨强下多种降雨移动方向工况，对比研究了各种工况对山区小流域洪水过程的影响。结果表明，降雨移动方向对流域洪水过程的影响主要表现在洪水峰值的差异上。在相同雨强和降雨量下，降雨沿着流域汇流路径减少的方向移动会比沿其相反路径移动产生更高的洪水峰值。在相同雨强和降雨移动速度下，流域内降雨移动的路径越长，形成的洪水峰值越高。随着降雨移动方向的改变，较低雨强(120 mm/h)模拟得到的洪峰也可能高于较高雨强(180 mm/h)模拟得到的洪峰。结合降雨的移动特征，流域的地形形状和汇流特点共同控制了降雨移动方向对径流过程的影响。     

考虑降雨空间异质性的流域洪水过程模拟研究

气候变化等因素使得降雨时空分布不均匀性增强，研究洪水对降雨空间异质性的响应关系，对于指导干支流不同频率暴雨组合遭遇条件下的流域洪水模拟意义重大。以山东省沂河临沂站以上流域为例，应用新安江模型构建流域水文模型。利用1980～2020年6～9月逐小时降雨数据进行频率分析，推求沂河流域降雨历时为72 h的不同重现期的设计暴雨。通过不同重现期的暴雨组合设计情景，利用构建的水文模型模拟，对临沂站的洪水过程进行分析，得到降雨空间异质性对洪水过程的影响关系。结果表明，降雨空间分布对洪峰流量的影响显著，靠近流域出口的区域降雨量是洪峰流量的决定性因素，降雨空间异质性高的情景下，较小的降雨也可能产生较大的洪水峰值流量。研究结果可为降雨空间异质性导致的干支流洪水遭遇条件的下游断面洪水预报提供参考。     

瞬时单位线法在复核溢洪道泄洪能力中的应用

为确保水库大坝安全,必须对水库溢洪道的泄洪能力进行校核分析。以双峰山生态农业示范基地为例,阐述了无任何实测水文资料和完整降雨资料情况下通过设计雨量和选择雨型,进而设计暴雨及净雨的过程,再运用瞬时单位线法设计洪水过程并进行调洪演算,对水库溢洪道的泄洪能力进行校核分析,并由此提出泄洪能力不足情况下的改进措施。计算结果表明,改进后的溢洪道可达到设计洪水和校核洪水下的泄洪能力,以保障工程安全。     

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。     

古洪水资料对水电工程设计洪水抽样误差的影响

目前现行规范中仅给出连序洪水系列设计洪水估计值的抽样误差查算图表,无法定量计算非连序洪水系列设计洪水估计值的抽样误差。以ZM水电站设计洪水为例,研究加入古洪水资料对设计洪水值的影响;并采用统计试验方法定量分析有、无古洪水资料对洪水设计值抽样误差的影响。结果表明,加入古洪水资料后ZM水电站设计洪水估计值的抽样误差明显降低,无古洪水资料时ZM水电站洪水设计值比有古洪水资料时偏小10%~20%,验证了ZM水电站校核洪水加10%安全修正值的合理性。     

基于GsMAP的尼洋河流域降水时空分布特征研究

鉴于尼洋河地区实测降雨资料缺乏,卫星降雨产品具有显著优势,基于GsMAP降雨产品数据和地面观测站点数据,利用降雨量年内分配特征的δ方法建立卫星降雨校正公式,分析流域降雨量的时空分布特征。结果表明,实测站点月降雨量校正结果较好,相关系数达0.954,年尺度的站点降雨相关系数为0.54,降雨量空间分布呈现出自西向东递增的特点。卫星降雨观测在西部地区存在低估,东部地区有一定程度的高估,在降雨梯度分布上,流域在3500~4000m高程段降雨量呈上升趋势,其他高程段均为显著下降,整体变化率为-104mm/km。流域的年均面平均降雨量为699mm,降雨多集中于夏季,且有逐年增加趋势。     

不同降雨强度下黄土台塬区土壤水再分布规律

土壤水对降雨响应过程是水文循环的重要组成部分,研究黄土台塬区的土壤水与降雨之间关系尤为重要。以太原市王家峰村为例,建立了降雨蒸发条件下垂向一维土壤水分运动模型,采用试估〖CD1〗校正法似合参数对模型进行识别验证,分别模拟了四种降雨强度下土壤水分剖面体积含水率和湿润锋的变化规律,揭示了不同降雨强度下黄土台塬区土壤水分再分布过程及动态变化规律,最大限度地提高降水资源利用率,为黄土台塬区水土流失治理提供一定理论依据。     

ERA-5降水数据在澜沧江流域高山峡谷地区的适用性研究

以澜沧江流域典型高山峡谷地区为例,首先对最新发布的ERA-5再分析降水产品进行不同时空尺度下的精度评估,发现ERA-5数据与站点数据之间的相关性较高,可较好反映流域降水分布空间变化趋势,但高估了实测降水,存在着较大的系统误差,且误差有明显的时空变异特性,需经校正才可投入实际应用;然后使用比率偏差校正法对ERA-5进行校...     

基于多气象因素混合回归的重庆地区夏季日最高负荷预测

鉴于利用短期负荷对气象的响应进行负荷预测能部分反映负荷形成的物理机制,基于主要气象因子与负荷的强相关性,采用混合回归方法模拟不同星期类型日最高负荷,并考虑积温效应和降雨对负荷的特殊影响,建立相应的修正函数对模拟结果进行修正,从而得到完整的能用于短期日最高负荷预测的多气象因素混合回归模型。对重庆地区日最高负荷的模拟与预测结果表明,率定期模拟平均误差为4.35%,在积温效应和降雨修正后,平均误差分别降至4.19%、4.01%;率定好的模型预测平均误差为1.99%,验证了模型具有可靠性和有效性。     

Effect of rainfall on the estimation of monthly mean hourly solar radiation for India

The constants in the empirical equations to predict hourly solar radiation on a horizontal surface recommended by ASHRAE were modified by the authors [1] for Indian locations. In further studies, India is divided into four regions of rainfall, namely, region of heavy, medium, low and very low rainfall. Using ASHRAE equations with the modified constants, monthly-mean-hourly solar radiation values are estimated for ten cities from different regions of India. From the comparative data analysis of the measured and estimated solar radiation of these cities, empirical correction factors for the four regions of rainfall were obtained. The statistical analysis is carried out for the computed data with and without considering correction factor for rainfall and the measured data for four randomly selected Indian cities. Two statistical indicators, namely, mean percentage error and normalized root mean square error, are used to compare the accuracy of the developed procedure. The results show that the yearly average normalized root mean square error with Indian constants, considering effect of rainfall for these four Indian cities, is found to reduce to 14.86, 12.15 and 7.61% for monthly-mean-hourly beam, diffuse and global radiation respectively on horizontal surface, as against the corresponding values of 23.29, 22.2 and 16% without considering the correction for rainfall.     

基于物联网大数据的城市降雨径流控制率分析

针对海绵城市降雨径流控制率监测的两大技术难点——监测设备布置难题和数据统计难题,采用基于物联网和大数据的监测技术及自动分析算法,以我国某海绵城市试点区为例,对全区域81个雨水排口进行子汇水区域划分,制定了监测方案,并获得了降雨场次下的全过程降雨的监测数据,基于超过40万条监测数据,计算了不同降雨量下研究区域的径流控制率,并提出了基于污水管网监测的降雨径流控制率修正方法。结果表明,在降雨日中,确实存在雨水进入污水管网的情况,因此在监测方案中应同时考虑对污水管网进行有效监测;在34.4、13.2、9.4、19.4 mm降雨条件下,研究区域径流总径流率依次为65.14%、81.48%、87.39%、78.81%,与研究区域设计降雨量27.4mm及75%的径流控制目标相比,海绵城市的建设可满足年径流总量控制的目的。     

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。     

湖南省降水量观测误差分析及其校正

降水观测数据与实际降水量之间的偏差影响着降水观测资料集的质量,尤其在气候差异显著的湖南省,降水量校正差异更大,对此参考应用于干旱地区的降雨观测修正方程,从动力损失、蒸发损失、湿润损失和微量降水的角度分析了湖南省18个气象站2007~2015年的月降水量和年降水量误差修正情况。结果表明,湖南省近9年观测误差对年平均降水量影响较大,平均绝对误差为184.55 mm,平均相对误差为11.18%;校正后年降水强度由实际观测的3.62 mm/d变为4.24 mm/d,这对水文过程模拟和气象变化特征的结果解释具有一定的理论意义。     

湖南省降水量观测误差分析及其校正

降水观测数据与实际降水量之间的偏差影响着降水观测资料集的质量,尤其在气候差异显著的湖南省,降水量校正差异更大,对此参考应用于干旱地区的降雨观测修正方程,从动力损失、蒸发损失、湿润损失和微量降水的角度分析了湖南省18个气象站2007~2015年的月降水量和年降水量误差修正情况。结果表明,湖南省近9年观测误差对年平均降水量影响较大,平均绝对误差为184.55mm,平均相对误差为11.18%;校正后年降水强度由实际观测的3.62mm/d变为4.24mm/d,这对水文过程模拟和气象变化特征的结果解释具有一定的理论意义。