基于随机森林与支持向量机的水库长期径流预报

水库长期径流预报对于研判水文情势变化和指导水库调度管理具有重要意义。针对云南龙江水库年、汛期和枯水期平均入库径流,利用随机森林从环流指数、海温、气压和前期月径流中选取关键预报因子,基于粒子群与交叉验证相结合的算法优选参数,建立随机森林与支持向量机模型,开展龙江水库入库径流预报研究。结果表明:太平洋中北部与西部气候因子对径流预报的影响较大,前期月径流对年、汛期径流的重要性偏低,但对枯水期的影响程度与部分气候因子相当。随机森林与支持向量机模型总体精度较高,模拟与预报的合格率均达到85%以上,平均绝对百分比误差均低于15%,支持向量机的泛化能力强于随机森林,但二者在局部极值流量处的预报精度尚有待提升。     

基于云模型的平原区洪灾风险等级评价研究

由区域洪水灾害系统理论从致灾因子、孕灾环境、承灾体和区域应灾能力四个方面建立包括9项指标的洪水灾害风险等级评价指标体系,构建云模型对江苏省2010年洪灾风险等级进行评价.结果表明,苏南地区洪水灾害风险等级较低,为低风险和较低风险分布;苏中地区为中等风险分布;苏北地区差异较大,小部分呈较低风险分布,大部分呈较高风险分布....     

基于随机森林的山洪灾害风险评价方法及应用

针对空间尺度较小区域的山洪灾害风险评价中指标权重难以准确确定的问题,选取林州市为研究对象,采用后果逆向扩散法从自然灾害系统和社会灾害系统2个方面选取了9个指标构建山洪灾害风险指标体系;引入随机森林算法,建立林州市随机森林风险评价模型,根据不同山洪灾害风险等级划分林州市山洪灾害风险区,并与历史山洪灾害发生点的实际情况进行对比分析。结果表明：随机森林风险评价模型的风险区等级划分精度达到81.34%,证明随机森林算法运用于空间尺度较小区域的山洪灾害风险评价时具有较高的准确性。     

湖北省洪灾风险评价

在1∶250000数字地形图的基础上,利用地理信息系统软件ARC/INFO对湖北省洪灾风险进行了初步的评价。综合考虑了降水、地形、河网(河流、湖泊、水库)以及历史上洪灾发生的频次的4个自然因素,进行了洪水危险性等级的评价;考虑了人口、耕地和国内生产总值的空间分布密度等社会经济因素,进行了洪灾易损性评价;对洪水危险性等级图和社会经济易损性评价图进行空间叠加,并得到湖北省洪灾风险等级评价图。结果显示,湖北省洪灾风险等级从低到高依次为:①神农架高山地区;②鄂西、鄂东北和鄂东南大部分山区;③平原的周边地区和低岗地;④江汉平原和襄樊盘地的大部分平原核心地区。评价结果与历年来防洪救灾的重点地段集中于江汉平原、武汉地区的实际是符合的。     

基于支持向量机的水资源短缺风险评价模型及应用

本文阐述了支持向量回归机的算法原理，将风险评价归纳为一个支持向量回归问题，建立了基于支持向量机的水资源短缺风险评价模型和方法。采用风险率、脆弱性、可恢复性、事故周期和风险度等作为区域水资源短缺风险程度的评价指标，建立了综合评价体系。本方法应用于闽东南地区的水资源短缺风险评价，评价结果显示：到2010水平年，闽东南地区的水资源短缺风险较高，需要采取风险调控措施。     

极值统计学在洪灾风险评价中的应用

本文以极值统计学为理论基础，研究了该方法在洪灾损失风险计算中的适用性。在已知有限的极值事件概率信息下，确定极值风险函数以评估大洪水引起的洪灾损失期望值，揭示洪灾损失的潜在风险趋势。并通过实例研究验证该方法的可行性。     

基于机器学习模型的数值降雨预报校正

以潮白河流域 12 个站点为研究对象,选取 12 个站点的未来 12?h 不同预见期的预报降水数据,构建基于支持 向 量机 (support?vector?machine,?SVM) 模 型 、 随 机 森 林 (random?forest,?RF) 模 型 和 多 层 感 知 机 (multilayerperceptron,MLP) 模型的不同预见期预报降雨校正模型,模型输入为站点对应网格及其周边 8 个网格的降雨预报数据,模型参数采用贝叶斯优化技术进行估计。利用均方根误差和确定性系数评估各模型对不同预见期预报降水的校正效果。结果表明：未经校正的原始预报在不同预见期的预报精度均较差;各个误差校正模型在率定期与验证期对不同预见期降雨均具有较好的校正效果;经 SVM、RF 和 MLP 模型校正后,均方根误差的平均值在率定期分别降低了：54.2%、50.0% 和 20.8%,在验证期分别降低 42.9%、33.3% 和 14.3%;确定性系数的平均值在率定期与验证期也均有显著提高;3 个误差校正模型中,SVM 模型表现最优,RF 模型次之。研究成果可为其他流域数值降雨预报数据校正提供参考。     

洪灾风险评价体系研究

洪灾风险评价是进行御洪管理、防灾减灾的基础。针对国内外洪灾风险评价缺少系统规范体系现状．在洪灾生命损失评价、经济损失评价的基础上,构建起以洪灾损失为核心的动态实用性洪灾风险评价体系。给出耦合致灾因子、孕灾环境、承灾体的洪灾风险定义,探讨了基于洪水分析、易损性分析、损失分析的洪灾风险评价流程图。针对洪灾风险评价不确定性,从被动破坏损失、主动防御减灾角度提出系统量化的洪灾损失经济评价指标,结合研究体系应用实际,给出洪灾风险评价体系的选一步完善策略。     

基于知信行模型的我国居民洪灾风险感知评价

居民的灾害风险感知水平对防灾减灾政策的实施具有重要影响。以KAP模型(知识-态度-行为,Knowledge-Attitude-Practice)为理论框架,从知识、态度和行为3个方面构建了我国居民洪灾风险感知的评价指标体系。通过网络问卷调查获取数据,利用序关系分析法计算指标权重,构建了洪灾风险感知指数,用于对居民的风险感知水平进行评价。评价结果表明:①我国居民的洪灾态度表现最为积极,平均得分为7.84分;其次为洪灾行为,平均得分为6.45分;洪灾知识最为匮乏,平均得分仅为6.28分。②居民洪灾风险感知水平整体不高,平均得分7.83分;多数调查样本处于中低水平,分别占样本总量的36.50%和46.01%。建议政府合理开展洪灾宣传教育和应急演练;社区应做好防灾减灾准备,制定科学的应急预案;居民应积极关注洪灾信息、学习防洪减灾知识。     

基于随机森林模型的需水预测模型及其应用

为解决需水预测模型精度问题,尝试基于随机森林模型的分类和回归功能构建需水预测模型。以苏州市需水量预测为研究实例,首先应用随机森林模型的分类功能将需水预测因子分类,经计算发现第一产业比例、人口、灌溉面积、万元产值用水量和国民经济生产总值为最重要的解释变量。在此基础上,用随机森林模型的回归功能对需水进行预测,同时采用相同的训练数据建立基于BP神经网络和RBF神经网络的需水预测模型,通过对比3个模型的预测结果,发现随机森林模型能有效预测需水量,且精度较高。     

实时动态耦合模型及其在洪水风险图中的应用

将水力学的一维模型和二维模型实时动态耦合,可以解决溃堤、漫堤等洪水演进问题. 但传统的一维和 二维洪水演进模型通常是独立的模块,且模拟计算所花时间较长,结果也不够准确. 把独立的一维和二维模型 通过时间同步和空间耦合节点的对应关系,建立了一、二维实时动态耦合模型. 利用干水深和湿水深理论,改进 了传统的洪水演进模型. 采用该模型模拟了谷堆圩蓄滞洪区的溃堤洪水演进情况,通过历史洪水对模型进行了 验证,基于模拟结果绘制了规范的洪水风险图. 结果表明:一、二维水动力实时动态耦合模型在模拟溃堤洪水 时,模拟计算结果较传统的方法更为合理,且花费时间更少.     

一种基于扒口分洪运用方式的防洪系统联合运行

本文从水库、分蓄洪区及河道调蓄洪的基本原理出发，针对由混联库群和多分蓄洪区组成的复杂防洪系统，研究和建立了一个防洪系统联合运行的大规模线性规划(LP)模型.模型考虑了系统正常行洪与扒口分洪的复杂洪水演进情况，提出了判断扒口分洪界点及其相应的分阶段解算的处理方法，从而形成适用于这一复杂情况的广义化模型.根据模型的超稀疏性等特点，引进多种先进而复杂的数值技术，研制了通用有效的大型计算软件包.实例验算取得了较为满意的成果.     

防洪保护区洪水灾害风险评价模型的研究与应用

洪水灾害风险评价是科学制订减灾决策的依据。本文在现有洪水风险评价模型的基础上,针对防洪保护区洪水灾害的特点,选取最大淹没水深、洪水最大流速、淹没历时、GDP和人口作为评价指标,利用可变模糊综合评价方法,构建适用于防洪保护区的区域洪水灾害风险评价模型,并以河北省L河下游防洪保护区不同情景的洪水灾害风险评价为例,探讨模型的构建与应用,并分析结果的合理性。该模型物理意义清晰、计算简便、评价结果可信度较高,可为洪水灾害管理提供依据。     

基于突变理论的山洪灾害风险评价指标体系构建与应用

本文通过分析山洪灾害特征建立风险评价指标体系,应用突变评价方法,确定该体系各层突变模型,计算出各子指标的风险突变级数及评价结果,实现了山洪灾害风险评价。以湖南省澧县涔水流域南支为例,验证了该套灾情风险评价体系的合理性和可行性,为山洪灾害风险评价提出了一种新理论方法。     

河道洪水实时预报模型及在寸滩—螺山河段的应用

采用水力学和水文学相结合的方法，根据河道非恒定流的圣维南方程组，建立了河道洪水相应涨至预报模型和扩散波洪水预报模型，既可预报流量，又可预报水位。在模型的实时校正技术中，采用了具有时变遗忘因子的递推最小二乘实时校正算法，提高了参数实时跟踪能力和辨识精度。相应涨差实时预报模型和扩散波实时预报模型在寸滩－螺山河段上的应用均获得较好的效果。     

基于分布式水文模型的山洪灾害预警预报系统研究及应用

基于分布式水文模型的山洪灾害预报预警系统研究方法,包括基于DEM的子流域划分及特征提取、无资料小流域单位线分析、山洪灾害预警预报软件设计、山洪灾害预警系统建设思路等,对其在实际中的应用进行了分析。     

基于改进ANP法的城市洪涝灾害风险评估探析

为客观辨识评估城市洪涝灾害风险要素与发生概率,本文在结合学习向量化神经网络理论(LVQ)客观性特征基础上,探索构建了融合LVQ原理的城市洪涝灾害网络层次分析(ANP)风险评估模型,阐明综合洪水风险及灾害水平的城市洪涝灾害风险评估体系.应用实例表明,研究城市防洪现状处于一般与较危险之间,洪涝灾害概率指数一般且损失指数较危险,研究城市应重点实施完善洪涝灾害应急预案相关工作.     

水库溃坝洪水数值模拟及下游风险评价

以锦屏二级水库为例,利用DAMBRK和一维水动力模型模拟多种组合工况下水库溃坝和洪水演进过程,并对计算得到的溃口流量及下游洪水演进结果进行分析。根据溃坝洪水模型计算获得的水库下游地区洪水淹没情况,综合考虑洪水的危险性、暴露性和易损性,利用模糊综合评价法对水库下游8个重要乡镇进行了洪水风险评价,评价结果可以为该流域进行安全应急预案制定、洪水灾害风险管理等提供技术参考。     

洪水预报模型组件化及应用

根据洪水预报模型的结构和逻辑特性,将其拆分成相对独立的模块,运用组件技术、Web Service技术和面向服务的体系结构对模块进行封装并发布服务,形成洪水预报模型组件库;同时,运用洪水预报模型组件搭建模式来搭建洪水预报模型,并将其应用于东洋河流域的洪水预报。应用结果表明,组件化的洪水预报模型具有可移植性强、代码重用率高、可扩展性好、易于维护和展示效果好等优点。     

洪水优化调度模型及其应用研究

多级变基爬山法在寻优计算中，其出发点（基点）不是固定不变的，它随着时段，水库运行状态，爬山的级数不同而异，因此，利用该方法研究的洪水优化调度决策模型及其求解方法，若以时段初的水库水位为决策变量，则爬山开始的基准水位将随着时段，天然来水，时段档水库蓄水状态等的不同而不同，柘溪水库洪水优化变量，则爬山开始的基准水位将随时段，天然来水，时段末水库蓄水状态等不同而不同，柘溪水库洪水优化调度决策模型为柘溪水