定量反演降水及其在青藏高原东北边缘地区面雨量估算中的应用

雷达-雨量计联合校准降水结合了雷达区域覆盖和雨量计单点精度高的优势, 利用雷达进行区域降水量估计是提高雷达应用能力的重要方向之一. 通过利用在青藏高原东北边坡地区的雷达回波-降水反演关系式, 对2012年5月10日的这一地区的一次区域性强降水过程进行反演比较, 并利用平均校准法、 最优插值法和用卡尔曼滤波确定变分系数的变分-卡尔曼滤波进行空间校准. 结果表明:利用最优化法得到的本地降水反演关系式效果要明显优于其他波段或地域的固有关系式, 可以有效改变过低估计的状况; 变分-卡尔曼滤波由于考虑了雷达区域扫描的优势, 校准效果最好, 可以细致反映空间降水分布, 对降水预报、 地质灾害预警等都有重要意义.通过建立多仰角多变量的降水关系式, 并进一步对反演结果采用有效的数学校正法可能会对空间面雨量估测取得更好的效果.     

黄河三花区间天气雷达测雨技术应用研究

采用改进窗概率配对方法以及自适应卡尔曼滤波和变分联合的方法分别对郑州和三门峡两部新一代多普勒天气雷达观测资料以及地面自动雨量站资料进行了降水反演和评估,并实现了两部雷达降水反演的拼图.评估结果表明在雷达测雨中,利用改进窗概率配对方法确定的Z-R关系反演的雷达测雨精度要优于目前国内业务雷达采用的经验关系式,而且经过自适应卡尔曼滤波和变分联合处理之后,既保持了雷达观测降水的空间分布特征,也显著提高了雷达测雨的精度.     

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...     

山地冰川储量估算方法研究进展

冰储量数据是预测冰川及海平面未来变化的初始参量,对其研究具有重要的理论与现实意义。目前冰储量估算的主要方法有实地测量法、经验公式法和物理分析法。系统分析和讨论了此三类估算方法的原理、发展现状及存在的问题,为山地冰川储量估算及冰川变化模拟研究等提供了方法参考。实地测量法估算精度高,适合中小型冰川的长期监测;经验公式法简单快速,适合大区域或全球性的冰储量估算;物理分析法相对复杂,优点是无需实测冰厚资料输入。机载测厚雷达、无人机等器测技术以及人工神经网络等理论模型为山地冰川储量估算的发展提供了新契机。     

固体矿产资源储量估算系统中垂直断面法的实现

首先简要介绍了固体矿产资源储量估算传统几何法-垂直断面法的基本原理,及运用该方法在储量估算系统中实现资源量自动化估算的流程。其次,通过夹石、特高品位、不平行剖面三个方面,说明了储量估算系统实现过程中需要考虑的各种常见的地质复杂情况,并参照国家标准及估算公式,提出了相应的自动化解决方案。最后,以辽宁省海城市福来屯铁矿矿区为例,以北京大学信息地质研究实验室(GSIS)开发的具有自主知识产权的Minesys矿产资源储量估算系统之传统方法估算子系统为平台,实现了垂直断面法自动估算矿石量,并与该矿区的详查报告进行了对比分析,讨论了估算误差的主要来源。     

岩土工程中位移监测方法及精度分析

在岩土工程位移监测中,选择哪种方法取决于监测时的条件;本文对监测中常用的测小角法、角度前方交会方法、距离前方交会方法、全站仪后方交会及极坐标综合方法等各种方法进行了研究。在目前各种文献中,一般都只是给出了监测点坐标的计算方法,充其量还给出监测点沿坐标轴方向的中误差以及点位中误差,而监测点其它方向的误差情况则无从计算。基于此,本文对以上各种监测方法的误差椭圆进行了推导,从而可以计算监测点沿各个方向误差并估算精度。     

基于高密度电阻率法对季节性冻土的监测研究

通过建立正演冻土模型,验证了将高密度电阻率法应用于冻土监测的可行性。对高密度电阻率法装置进行特殊处理,将其应用于对季节性冻土的监测,并进行了七个月份的连续监测。结果表明:高密度电阻率法在季节性冻土监测中可行;通过对实测数据进行反演处理,得到电阻率反演剖面,可以看出表层土壤在季节变化中有明显的结冻、解冻行为;并可估算出冬季冻土深度范围。     

煤炭资源/储量估算地质块段法误差及其改进方法

地质块段法是煤炭资源/储量估算中最常用和最重要的方法。块段的具体划分方法在相关规范和规定中并无明确的具体规定,而块段的划分方法不同,估算的资源/储量结果亦不同。结合生产实际,通过实例应用,定量分析了地质块段不同划分方法所产生的误差,并对地质块段不同划分方法进行了定量评价。经过分析和确定误差的影响因素,提出了最佳块段划分的具体原则与方法,对提高煤田勘查中资源/储量估算的准确度具有现实意义。      

潜在蒸散发量估算方法在河南省的适用性分析

利用FAO56-PM法计算潜在蒸散发时气象资料往往不易满足。针对该问题,本文研究了辐射法、温度法和基于温度及辐射资料的RBF神经网络预测模型。以FAO56-PM法计算值为标准,比较分析了Priestley-Taylor法、Hargreaves法、Mc Cloud法以及Makkink法在河南省五个典型地区(安阳、新乡、郑州、驻马店、信阳)的适用效果。并以新乡地区为例评价了校正参数后各估算方法和基于温度及辐射资料的RBF神经网络预测模型的适用性。结果表明,Makkink法在五个典型地区估算的潜在蒸散发量误差较小,其余方法误差较大。校正参数后,各估算方法在新乡地区的估算结果均得到明显改进,具有较好的地区适用性。基于温度及辐射资料的RBF神经网络预测模型具有较高的预测精度,可应用于潜在蒸散发量的估算和预测。     

无资料地区水文模型参数移植不确定性分析

无资料地区降水径流模拟是水文学研究的国际前沿和热点问题。水文模型参数移植是无资料地区降水径流模拟的重要方法,对径流模拟精度具有重要的影响。利用核密度估计和蒙特卡罗随机模拟等方法,构建了一种水文模型参数移植误差驱动的无资料地区径流模拟不确定性定量评估框架。以广西壮族自治区42个有水文监测站点的典型中小河流为研究对象,率定新安江模型参数并模拟日径流和洪水过程,将42个典型流域依次假定为无资料流域,利用基于回归分析、相似流域和机器学习的参数移植方法,模拟无资料地区的洪水过程并识别最优的参数移植方法,分析移植法估算的模型参数值和直接率定值相比误差的概率分布特征,定量评估模型参数移植误差带来的径流模拟不确定性。研究结果表明：(1)基于回归分析的参数移植法模拟无资料地区洪水过程的精度优于相似流域法,优选的机器学习算法比传统回归分析法和相似流域法的计算精度提高了7%～15%;(2)与模型参数率定值相比,移植方法计算的模型参数具有一定的误差,对洪水模拟敏感参数的误差小于不敏感参数;(3)受模型参数移植误差的影响,利用蒙特卡罗法随机模拟的洪水过程具有一定的不确定性,洪量和洪峰相对误差的主要区间分别为10...     

基于分布式水文模拟的三峡区间洪水预报(Ⅰ)——模型构建及验证

长江三峡区间因暴雨形成的洪水峰高量大,对三峡水库的防洪安全和运行调度的影响很大.本论文依据三峡地区的地形地貌特征,采用基于GIS的机理性分布式水文模型,来模拟三峡区间入库洪水,以尽量减少洪水预报中的不确定性.利用近期建成的78个自动雨量站网监测的小时降雨信息作为模型的输入,对模型参数进行了率定和验证,结果表明:大多数洪水过程的模拟精度较好,但也有的模拟结果较差,其中降雨信息缺失是洪水预报不确定性的主要来源.     

Forecasting for flood warning

Advances in flood forecasting have been constrained by the difficulty of estimating rainfall continuously over space, for catchment-, national- and continental-scale areas. This has had a concomitant impact on the choice of appropriate model formulations for given flood-forecasting applications. Whilst weather radar used in combination with raingauges – and extended to utilise satellite remote-sensing and numerical weather prediction models – have offered the prospect of progress, there have been significant problems to be overcome. These problems have curtailed the development and adoption of more complete distributed model formulations that aim to increase forecast accuracy. Advanced systems for weather radar display and processing, and for flood forecast construction, are now available to ease the task of implementation. Applications requiring complex networks of models to make forecasts at many locations can be undertaken without new code development and be readily revised to take account of changing requirements. These systems make use of forecast-updating procedures that assimilate data from telemetry networks to improve flood forecast performance, at the same time coping with the possibility of data loss. Flood forecasting systems that integrate rainfall monitoring and forecasting with flood forecasting and warning are now operational in many areas. Present practice in flood modelling and forecast updating is outlined from a UK perspective. Challenges for improvement are identified, particularly against a background of greater access to spatial datasets on terrain, soils, geology, land-cover, and weather variables. Representing the effective runoff production and translation processes operating at a given grid or catchment scale may prove key to improved flood simulation, and robust application to ungauged basins through physics-based linkages with these spatial datasets. The need to embrace uncertainty in flood-warning decision-making is seen as a major challenge for the future. To cite this article: R.J. Moore et al., C. R. Geoscience 337 (2005).     

淮河干流洪水预报系统及其在1991年大洪水的应用

综述了淮河流域概况，淮河干流洪水预报系统物采用的预报方法。１９９１年淮河干流洪水预报采用了降雨径流预报与上，下游站相应流量预防方法相配合，并注重实时水情分析；在行洪区多，行洪后水面宽广而比降又极小的河段的汇流计算，采用了以实测洪水资料绘制的经验蓄曲线为充分发挥的湖泊洪水演算方法。     

Analysis of soil boundary conditions of flash floods in a small basin in SW Hungary

Flash floods are one of the most significant natural hazards of today. Due to the complexity of flash flood triggering factors, to prevent or mitigate flood triggered losses, numeric model based flood forecasting models are capable tools to predict stream water levels. The main goal of the current research was to reproduce two flow peaks with the HEC-HMS rainfall-runoff model and test the model sensitivity for various input parameters. To obtain sufficient input data, we monitored soil depth, maximum infiltration rate, soil moisture content, rainfall, time of concentration and flow. To obtain input data, parameters were calculated, measured in the Sás Valley experimental watershed (SW Hungary) or optimized with the built in function of the HEC-HMS. Soil moisture was monitored in the 1.7 km2 pilot catchment over the period between September 2008 and September 2009. HEC-HMS had a good performance reproducing the two events, however simulated flow time series are highly influenced by the antecedent soil moisture, infiltration rate and canopy storage. Outflow modeled data were verified for two flood events (June 4, 2008 and July 9, 2009). The HEC-HMS was over-sensitive for input soil moisture and with increasing input rainfall and increasing outflow, larger simulation errors were observed.     

统计权重矩阵法在雷达估测降水集成中的应用

Z～R关系法和6种雷达雨量计联合法反演的区域降水量与雨量计观测得到的降水场存在较大的误差,将这7种降水估测结果作为信息源,采用统计权重矩阵法对上述7种反演结果进行集成分析,提出了一种改进雷达估测降水的方法。结果表明:在被集成资料中,Z～R关系法估测的降雨场具有明显的偏低现象,精度最差,6种雷达雨量计联合法的估测精度明显优于Z～R关系法。通过统计权重矩阵集成后,精度比集成前所有方法均有明显提高,尤其是降水场分布形势和降水中心的强度都与雨量计场非常吻合。集成得到的降水空间分布场能够较真实地反映地面的降水情况,可以在估测区域降水量中进行业务试用。     

嘉陵江流域三江汇流洪水联机实时预报研究

不直接描述嘉陵江流域三洪汇流存在的洪水顶托等复杂的物理过程，而是采用时变参数线性模型，由作者修正的一种自适应滤波水文实时预报方法进行参数在线识别，并分别研究集总输入和多输入两种情况，实现了洪水联机实时预报，结果表明，预报精度高，且模型简单，滤波参数稳定，便于推广使用。     

基于相关分析的雨量站选择及洪水预报方法

在分析历史降雨资料的基础上,建立流域内各雨量站点雨量与流域平均面雨量的相关关系。结合流域水文站分布图选出与流域面雨量相关性高且有区域代表性的雨量站作为遥测系统的关键测站,保证其稳定运行。利用定点定面关系分析方法,由流域内关键测站的时段雨量推求流域时段面雨量,并带入洪水预报模型进行洪水预报。该方法不依赖流域内全部测站的降雨信息,可有效解决流域内雨量站缺测或数据错误时的洪水预报问题。该方法可为无资料或资料短缺地区及新建水库因资金限制只能建设少量测站时的洪水预报提供参考。