跨流域引水受水水库最优调度决策的理论分析

针对跨流域调水工程的实时调度决策问题,考虑受水水库的供水效益与引水成本,建立受水水库实时调度的理论分析框架,制定最优引、供水决策,分析预报不确定性对调度决策的影响,提出预报信息可利用准则。辽宁省大伙房应急入连工程的应用表明:若受水水库可用水量较少,引水后水库当前时段供水效益与时段末蓄水效益均增加,最优决策满足引水边际成本、供水边际效益与蓄水边际效益三者相等;随受水水库可用水量增多,水库按需供水,引水仅提升蓄水效益,最优决策使引水边际成本等于蓄水边际效益。若水库期望蓄水量较小,水库缺水概率较大,预报信息可利用性取决于可接受缺水风险;反之,水库弃水概率较大,预报信息可利用性取决于可接受弃水风险。     

应用中央气象台24h降雨预报的可行性分析

分析了降雨预报用于水库调度中的必要性和重要性，依据中央气象台1999-2003年全国44个大城市、24小时降雨预报资料及实际日降雨资料进行统计分析，分析有雨、无雨等级预报和各量级降雨预报精度及其经验统计规律，通过适线分析确定分级降雨预报的实际降雨分布规律，以期为各地水库调度提供参考。经分析，无雨预报准确率较高，可用于水库调度中；小雨准确率虽低，但发生小雨以下量级的频率较高，部分信息也可利用。     

月潭水库洪水预报模型研究及水库建设对黄山市中心城区的水文效应分析

洪水预报是水库科学调度的关键依据,本文利用流域水文模拟方法,分别建立月潭水库洪水预报模型、建库后水库～屯溪区问流域水文模型及水库～屯溪之间河道演算模型,并基于成果,选择历史典型洪水,分析月潭水库建设对黄山市屯溪中心城区的防洪效应.     

中国洪水预报系统在王快水库洪水预报方案中的应用

采用中国洪水预报系统的应用平台建立王快水文站降雨径流模型洪水预报方案,更新了王快水库的预报方案。结果表明,该方案在精度的评定中取得较满意的效果,为中国洪水预报系统在大清河流域的应用积累了经验。     

基于深度学习的雷达降雨临近预报及洪水预报

为探究深度学习的雷达降雨临近预报在流域洪水预报中的适用性,采用U-Net、嵌入注意力门的Attention-Unet和添加转换器的多级注意力TransAtt-Unet开展雷达降雨临近预报,将预报降雨作为HEC-HMS水文模型的输入,对柳林实验流域进行洪水预报。结果表明：1 h预见期时,Attention-Unet对短时强降雨预报结果较好,TransAtt-Unet预报降雨模拟的洪峰流量和径流量相对误差小于20%,各深度学习模型对量级较大的降雨和洪水预报精度较高;2 h预见期的预报降雨强度、降雨总量、洪峰流量和径流量存在显著低估,U-Net能取得相对较好的降雨预报结果。基于深度学习的1 h预见期雷达降雨临近预报及洪水预报可为流域防洪减灾提供科学依据。     

考虑暴雨成因的大伙房水库洪水分类研究

暴雨洪水形成机制十分复杂,它既具有随机性,又具有确定性.可是现行的流域防洪调度设计中强调的是随机性,忽略了客观上存在的确定性,因此使得设计结果与实际脱节,不能充分发挥防洪与兴利效益.本文针对这一问题,考虑到特定流域内产生暴雨的天气系统所具有的相对稳定性规律,及其形成的暴雨洪水过程存在的确定性关系,以大伙房水库流域为例,归纳出依据暴雨成因对流域内洪水过程分类的方法.通过各类洪水过程线图及各类洪水过程相似性系数计算,证明了洪水过程分类的合理性.这种分类,对了解流域洪水规律,提高水库防洪能力、提高洪水资源利用率,及深入研究水库防洪分类预报调度方式设计具有重要的现实意义.     

考虑降雨预报误差的防洪风险调度

本文提出利用２４ｈ降雨预报的水库防洪调度的风险指标及其近似求解方法，即蒙特卡罗和观频率假定法，每种方法都结合丰满水库降雨预报洪水调度进行叙述．     

水库汛限水位动态控制的实现途径

水库汛限水位动态控制是洪水资源利用的主要方式之一,提高水库洪水预报精度和延长有效预见期是实现水库汛限水位动态控制的关键所在。针对水库实时防洪调度的特点和流程,概述了新一代天气雷达、气象卫星及相关应用系统的技术进展,评价了这一技术进展在水库实时防洪调度中的重要作用,据此提出了综合应用新技术改进水库洪水预报、洪水量级判断和蓄水时机选择的技术途径。在此基础上,以海河流域潘家口水库为例,综合论证了水库汛限水位的动态控制范围,提出了汛期蓄水的控制策略与调控方法。     

水库汛限水位调整与运用

基于对水库汛限水位主要影响因素的系统分析,从洪水资源安全利用的角度出发,阐明了水库汛限水位调整综合分析论证所应遵循的原则,提出了风险设计分析论证的框架、定量分析方法和汛限水位合理调整的论证。最后以海河流域潘家口水库为分析实例,从设计洪水、预报预泄、洪水预报调度方式、上下游防洪设计标准、上游移民淹没及土地退赔线、水库长期运行的风险和效益等多个方面分析论证了水库汛限水位的合理调整方案。     

基于深度学习的流域洪水预报模型研究

随着水文信息系统的普及,水文数据的采集越来越方便。传统上依靠各类水文模型及参数率定以刻画水文数据和预报成果间的复杂关联,如何实现水文数据驱动的水文自动预报是当前面临的问题。近年来,人工智能技术蓬勃发展,深度学习技术开始应用于水文学领域,试图解决这一问题。本文以沮漳河西支峡口至远安区间流域为研究对象,结合分布式水文模型的原理及深度学习理论方法,基于流域多维度数据对流域产汇流特性进行提取,利用特征网络进行流域径流预报,构建基于卷积神经网络（CNN,Convolutional Neural Networks）的流域降雨径流预报模型。研究将模型模拟结果与前期影响雨量模型（API, Antecedent Precipitation Index）结果进行对比分析,结果表明,基于卷积神经网络的流域降雨径流预报模型模拟精度为90%,模型可靠,能满足大部分的降雨洪水预报,为流域降雨径流预报提供一种新的方法。     

洪水预报模型输入与输出的误差分布及相关性分析

降雨预报信息作为洪水预报模型的输入,该信息的准确性直接影响洪水预报模型输出的准确性.为探究模型输入(降雨预报)误差与输出(洪水预报)误差之间的关系,以英那河流域为例,分析了不同雨量等级下,预报模型的输入误差与输出误差的分布规律,并定性分析了两种误差的相关关系.结果表明,降雨量等级若为无雨及小雨时,两种误差不相关;若为中...     

概化的Tank模型及其在龙羊峡水库汛期旬平均入库流量预报中的应用

Tank模型（又称为水箱模型），是一种用于流域径流预报的确定性水文模型，根据龙羊峡水库入库主要产流区－－黄河上游唐乃亥水文站以上流域下垫面条件下产汇流特性，将其概化为以降雨量为输入，径流量为输出的单孔出流的线性水箱，工用于该水库汛期旬平均入库流量的预报，经对历史资料进行拟合和试验预报的 结果表明，该模型具有较高的预报精度，现已应用于黄河上游龙羊峡水库汛期旬平均入库来水量的中期预报中，取得了十分显著的经济效益。     

降雨诱发区域性滑坡预报预警方法研究

论文以四川省雅安市雨城区为研究区，将逻辑回归模型引入区域降雨型滑坡预警预报，建立了同时考虑降雨强度和降雨过程的降雨临界值表达式。在滑坡危险性区划的基础上，研究提出了区域降雨型滑坡预警预报指标，包括临界值降雨指数R和滑坡发生指数L，并利用20台自动遥测雨量计和地质灾害群测群防网络，采用历史记录雨量和预报雨量，建立了区域降雨型滑坡预报预警体系。     

水库汛期限制水位控制理论与观念的更新探讨

传统的水库汛限水位的控制,只利用了洪水的统计信息,使水库在汛期要时刻预防设计与校核洪水事件的发生,致使一些水库在汛期不敢蓄水而汛后又无水可蓄,造成洪水资源的浪费。提出水库汛限水位动态控制的新理念及其综合推理模式,适应当前预报技术的发展水平,考虑降雨径流洪水预报与一定时间内的短期降雨预报,排除不可能发生的洪水事件,预报可能发生的洪水,实施水库汛限水位的动态控制。但预报不可避免地存在误差,当小概率预报误差事件发生时,仍可采取弥补措施以确保大坝的防洪安全。     

利用FY-2C双光谱图像反演白天像素级逐时雨强

基于中国静止气象卫星FY-2C的多光谱数据,研究了由热红外亮温和可见光反照率拟合反演白天地面像素级逐时雨强分布的方法.利用降雨概率判识矩阵区分了降雨云和非降雨云,技术得分为0.5073,比简单利用阈值划分方法显著提高了雨区判识精度.对逐时降水率的分析,允许误差为±20%内,正确率为52.19%.对降水等级的分析,经1200多个实测有雨样本的检验,其对小雨、中雨、大雨和暴雨的实测命中率达62.79%.若将降水率小于0.5mm/h的微雨这种临界状态作无雨处理,则有雨样本的降水强度判识准确率达到88.17%.     

Evaluation of real-time flash flood forecasts for Haiti during the passage of Hurricane Tomas, November 4–6, 2010

The January 2010 earthquake that devastated Haiti left its population ever more vulnerable to rainfall-induced flash floods. A flash flood guidance system has been implemented to provide real-time information on the potential of small (~70 km²) basins for flash flooding throughout Haiti. This system has components for satellite rainfall ingest and adjustment on the basis of rain gauge information, dynamic soil water deficit estimation, ingest of operational mesoscale model quantitative precipitation forecasts, and estimation of the times of channel flow at bankfull. The result of the system integration is the estimation of the flash flood guidance (FFG) for a given basin and for a given duration. FFG is the amount of rain of a given duration over a small basin that causes minor flooding in the outlet of the basin. Amounts predicted or nowcasted that are higher than the FFG indicate basins with potential for flash flooding. In preparation for Hurricane Tomas’ landfall in early November 2010, the FFG system was used to generate 36-h forecasts of flash flood occurrence based on rainfall forecasts of the nested high-resolution North American Model of the National Centers for Environmental Prediction. Assessment of the forecast flood maps and forecast precipitation indicates the utility and value of the forecasts in understanding the spatial distribution of the expected flooding for mitigation and disaster management. It also highlights the need for explicit uncertainty characterization of forecast risk products due to large uncertainties in quantitative precipitation forecasts on hydrologic basin scales.     

基于水库防洪预报调度图的洪水资源化方法

为有效调节利用洪水资源,探讨以水库防洪预报调度为途径的洪水资源化方法,在分析水库调洪过程和洪水过程特性的基础上,拟定了基于3 h预报信息的水库防洪预报调度图,并以安康水库为例,采用模拟结合遗传算法进行优化计算,绘制了安康水库以洪水资源化为目标的防洪预报调度图,通过对其应用并与常规洪水调度过程进行对比分析表明,预报调度的调洪结果在消减洪峰和抬高调洪末水位两个目标上明显优于常规调度。     

A Climatology Model for Forecasting Typhoon Rainfall in Taiwan

The continuous torrential rain associated with a typhoon often caused flood, landslide or debris flow, leading to serious damages to Taiwan. Thus, a usable scheme to forecast rainfall amount during a typhoon period is highly desired. An analysis using hourly rainfall amounts taken at 371 stations during 1989–2001 showed that the topographical lifting of typhoon circulation played an important role in producing heavier rainfall. A climatology model for typhoon rainfall, which considered the topographical lifting and the variations of rain rate with radius was then developed. The model could provide hourly rainfall at any station or any river basin for a given typhoon center. The cumulative rainfall along the forecasted typhoon track was also available. The results showed that the R² value between the model estimated and the observed cumulative rainfall during the typhoon period for the Dan-Shui (DSH) and Kao-Ping (KPS) River Basins reached 0.70 and 0.81, respectively. The R² values decreased slightly to 0.69 and 0.73 if individual stations were considered. However, the values decreased significantly to 0.40 and 0.51 for 3-hourly rainfalls, indicating the strong influence of the transient features in producing the heavier rainfall. In addition, the climatology model can only provide the average conditions. The characteristics in individual typhoons should be considered when applying the model in real-time operation. For example, the model could give reasonable cumulative rainfall amount at DSH before Nakri (2002) made landfall on Taiwan, but overestimated the rainfall after Nakri made landfall and weakened with significant reduction in convection.     

全球大气季节内振荡对长江流域持续暴雨影响的研究进展

在引证论述大气季节内振荡(ISO)对暴雨(强降水)重要作用的基础上,概括性地回顾影响长江流域持续暴雨的大气ISO基本特征及其形成机制的主要成果。重点针对全球热带内外不同时间尺度的大气ISO的空间变化和年际变化与长江流域持续暴雨之间联系的研究工作进行总结评述,较为完整地总结长江流域夏季降水季节内变化的气候特征和全球不同空间和时间尺度的ISO对东亚副热带地区持续暴雨影响的已有认识,并结合2个半球的ISO与长江流域持续暴雨关系的研究现状,对未来暴雨(强降水)与不同时尺度ISO相互作用及其在10～30 d延伸期预报中的应用中有价值的科学问题和研究热点进行探讨,以期强调南半球ISO变化在全球和东亚副热带气候系统中的重要地位,提高夏季长江流域持续暴雨10～30 d延伸期预报和旱涝气候预测准确率。     

1961-2016年四川地区不同量级不同持续时间降水的 时空特征分析

利用四川地区122站逐日降水数据,采用均值、气候趋势系数等统计方法,对1961-2016年不同量级不同持续时间降水的空间和时间变化特征进行了分析,结果表明：盆地和攀西地区小雨、中雨、大雨和总暴雨所占年降水量比例接近,高原地区小雨降水量约占50%以上,中雨约40%,大雨约10%;整个四川地区小雨日数占总降水日数75%以上,量级越高降水日数越少。年降水量在盆地和攀西地区为减少趋势,高原则相反,年降水日数除了在高原局部微弱增加外其他地区皆减少且大部分区域减少趋势通过99%的显著性水平检验,这种趋势显著性主要体现在小雨量级降水。随着降水量级的增加,高原、盆地东北、攀西和盆地东南的部分地区出现了降水量和降水次数增加趋势,这可能说明高原地区年降水量的增加由小雨量级降水效率以及中雨和大雨降水次数增加导致,盆地和攀西部分地区年降水量的增加主要由降水量级大的降水次数增加导致。