基于GIS的滑坡综合预测预报信息系统

由于滑坡的复杂性、随机性和不确定性,加之目前的滑坡灾害预测预报理论研究还存在局限性,大大增加了滑坡预报的难度。本文针对目前滑坡预测预报研究中的不足,提出了滑坡综合预测预报信息系统,并对该系统的结构、功能和内容等进行了详尽地设计和开发。滑坡综合预测预报信息系统以G IS为平台,利用智能决策支持系统的理论和方法将以监测资料为依据的滑坡定量预报与以专家经验知识为依据的滑坡定性预报有机结合起来,做到了各取所长,优势互补,实现了滑坡的综合预测预报,提高了滑坡的预报水平。运用该系统不仅可以判断滑坡体的变形破坏机制、目前的稳定性状况和破坏概率,而且可以对滑坡体的变形演化阶段以及滑动时间作出预测预报,从而给滑坡现场工程师的综合判断和决策提供了重要的参考和有关科学依据的实用化工具。     

水文集合预报试验及其研究进展

水文集合预报是一种既可以给出确定性预报值,又能提供预报值的不确定性信息的概率预报方法。简述了水文集合预报试验(Hydrologic Ensemble Prediction Experiment,HEPEX)国际计划的主要研究内容,回顾了HEPEX研究进展,分析了对水文预报发展有重要意义的3个HEPEX前沿研究:降尺度研究、集合预报系统研究以及不确定性研究。研究表明,动力-统计降尺度法和高分辨率"单一"模式及低分辨率集合相结合是HEPEX未来研究的方向。     

淮河息县站流量概率预报模型研究

应用美国天气局采用的由Roman Krzysztofowicz开发的贝叶斯统计理论建立概率水文预报理论框架，即以分布函数形式定量地描述水文预报不确定度，研究了淮河息县站流量概率预报模型。理论和经验表明，概率预报至少与确定性预报一样有价值，特别当预报不确定度较大时，概率预报比现行确定性预报具有更高的经济价值。     

基于贝叶斯模式平均的大渡河流域集合降水概率预报研究

基于TIGGE数据的五个单中心集合预报结果(CMA、CMC、ECMWF、NCEP、UKMO)构成的多中心超级集合预报系统的降水量预报,以及相应时段的实测降水量值,应用贝叶斯模式平均法(Bayesian Model Averaging,BMA)建立大渡河流域的BMA概率预报模型。通过CRPS、MAE、BS三种评价指标,对大渡河流域的BMA降水概率预报模型进行评价与检验,三种指标均显示BMA降水概率预报比原始集合预报具有更高的准确性,其中BMA模型的CRPS和MAE指标均值分别相比原始集合预报减少了31.6%和23.9%;分析模型权重参数,得出ECMWF对大渡河流域BMA降水预报贡献最大,即ECMWF对研究区域降水预报效果最好;模型对大渡河流域极端降水预报效果较差,常低估极端降水量。     

考虑降水预报的三峡入库洪水集合概率预报方法比较

为了考虑预见期内降水预报的不确定性对洪水预报的影响,采用中国气象局、美国环境预测中心和欧洲中期天气预报中心的TIGGE(THORPEX Interactive Grand Global Ensemble)降水预报数据驱动GR4J水文模型,开展三峡入库洪水集合概率预报,分析比较BMA、Copula-BMA、EMOS、M-BMA 4种统计后处理方法的有效性。结果表明:4种统计后处理方法均能提供一个合理可靠的预报置信区间;其期望值预报精度相较于确定性预报有所提高,尤其是水量误差显著减小;M-BMA方法概率预报效果最佳,它能够考虑预报分布的异方差性,不需要进行正态变换,结构简单,应用灵活。     

河道洪水实时概率预报模型与应用

通过数据同化方法合理地将实时水文观测数据融入到洪水预报模型中,可提高洪水预报模型的实时性和精确度。选取沿程断面流量、水位和糙率系数作为代表水流状态的基本粒子,以监测断面实测水位数据作为观测信息,建立了基于粒子滤波数据同化算法的河道洪水实时概率预报模型。模型应用于黄河中下游河道洪水预报计算的结果表明,采用粒子滤波方法同化观测水位后,不仅可以直接校正水位,同时也可以有效地校正流量和糙率,为未来时刻模型预报计算提供更准确的水流初始条件和糙率取值区间,进而有效地提高模型预报结果的精度,给出合理的概率预报区间。不同预报期的预报结果表明,随着预报期的增长,同化效果减弱,模型预报结果的精度会有所降低,水位概率预报结果受粒子间糙率不同的影响不确定性增加,而流量概率预报结果受给定模型边界条件的影响不确定性降低。所提出模型可以有效同化真实水位观测数据,适合应用于实际的洪水预报工作中。     

宁夏降水型地质灾害气象条件等级预警系统

利用1982-2004年宁夏地质灾害与降水资料,在分析引发宁夏干旱区主要地质灾害的气象条件基础上,采用统计学方法分区建模,建立了宁夏降水型地质灾害潜势预报模型。依据该模型,在可视化高级编程语言DELPHl环境下,研究开发了一套自动化程度较高的降水型地质灾害气象条件等级预警系统;该系统可以通过网络,以协调一致的工作平台,将气象与地质等相关部门有机连接,实现了联合开展地质灾害预报及指导订正的业务流程。根据实时的雨情及降雨预报,依据所建的分区预报模型,对宁夏地质灾害的发生概率进行快速评价,实现对灾害发生的空间范围、强度及其分布概率的自动实时预警预报;通过人机交互订正,提供位图和GEOS（文本）2种格式的概率预报结论,同时实现了预报预警服务材料的自动化输出。2004,2005年的业务试运行表明,该预警系统基本能满足业务的需求,为新业务领域的拓展提供了技术支持。     

滑坡预报判据研究

滑坡作为一种自然地质灾害，常常会造成巨大的生命财产损失。为了避免或减轻灾害的发生，事先对滑坡做出预报便具有重要的意义和价值。滑坡预报模型和预报判据是滑坡时间预报的核心，也是滑坡成功预报的重要因素。目前，国内外许多学者提出了多种滑坡预报理论模型和方法，但这些理论模型和方法的适用性普遍较差。要想做到准确预报，必须建立一些具有一定适用性的滑坡预报判据。论文通过查阅大量资料，分析总结了滑坡预报中的10多种预报判据，详述了3类常用的预报判据(安全系数和可靠概率判据、变形速率判据和宏观信息预报判据)，重点研究了滑坡预报判据的适用性和不充分性。为了提高滑坡的预报水平，提出了滑坡预报必须建立在深入研究滑坡类型、滑坡特征、变形特点和形成机制的基础上，以监测资料为依据，遵循科学性、综合性、易操作性的原则，将理论模型预报、根据预报判据预报以及斜坡的宏观变形破坏迹象和前兆信息等几者有机地结合起来的综合信息预报方法。     

交互式洪水预报系统及其在淮河流域中的应用

随着计算机技术的发展,图形用户界面在联机洪水作业预报中的应用越来越广泛,为实现专家交互式洪水预报提供了可能。本文简要描述了在美国天气局河流预报系统和交互式预报程序基础上建立起来的交互式洪水预报系统,介绍了淮河流域洪水的专家交互预报模式,指出了现有系统中存在的不足及其发展方向。     

水库群供调水系统实时调度研究

以大连市复杂水库群供、调水系统为背景,在对系统特性分析的基础上,提出了系统实时调度框架及二层耦合结构模式,设计了以"总量控制、耦合嵌套、多维决策、滚动修正"为核心的实时调度流程。在径流预报方面,提出了基于超越概率的水库群供、调水系统长期入库径流预报方法,结合中期GFS(Global Forecasting System)数值预报技术对不同时段入库径流进行滚动预报。在调度模型方面,采用基于动态规划的建模求解新方法和常规调度方法,为调度决策提供参考。实例研究表明,建立的实时调度系统实现了滚动预报和滚动调度,具备了实时性;实现了宏观总控与局部调整相结合的调度目标,具备了调度决策不同时间尺度耦合嵌套特性,证明了系统的适用性。研究成果对于同类系统实时调度具有重要参考价值。     

西藏公路交通地质灾害气象预警

从交通气象服务需求和面向公众出行安全出发,建立公路交通地质灾害预报业务系统,生成道路安全通行气象条件影响预报服务产品。首先以川藏公路交通地质灾害为普查分析对象,开展了西藏主要公路交通地质灾害风险普查,确定地质灾害隐患路段;结合历史灾害数据统计分析,利用有效降水与滑坡泥石流灾害的概率关系模型及分析结果,对灾害区域进行划分评价;最终用卫星定量估计降水方法,建立预报系统,生成影响预报产品。该系统已投入业务使用,预报产品相继通过西藏自治区交通厅路网中心、西藏公安厅交管局及西藏电视台"路况信息"栏目对外公开发布,为加强西藏公路交通气象灾害防治提供了参考依据。     

基于ArcIMS技术的浙江省突发性地质灾害预报预警信息发布

针对区域群发性滑坡(泥石流)灾害概率预报预警系统(LAPS)应用发展的需要,提出基于ArcIMS的突发性地质灾害预报预警模式,开发完成浙江省突发性地质灾害预警预报信息发布系统(LAPS-IMS)。该系统采用空间数据库引擎技术管理海量滑坡(泥石流)、地质、DEM、土地利用、土壤、降雨等数据。基于WebGIS技术实现了突发性地质灾害概率空间分布预报预警图的发布、信息查询、空间定位和空间叠加等功能。改变了先前仅以栅格图片发布灾害信息存在的缺陷,可传达现势的、准确的和直观的灾情信息。经系统试运行表明,该系统运行稳定、性能高效,在浙江省突发性地质灾害的预警预报及减灾防灾工作中起到了重要作用。     

基于Web-GIS的浙江省地质灾害实时预警预报系统设计

浙江省经济发达,但地质灾害频繁发生,给该省的建设和发展造成极大的损失。在基于Web MapGIS的基础上,根据浙江省地质灾害大调查和补充调查资料,拟建立浙江省突发性地质灾害预警预报系统。该系统主要包括四大模块:灾害数据库和信息管理库、灾害空间预测和时间预警预报系统、示范区研究以及减灾防灾技术支持系统,其核心是地质灾害预警预报模块。建成的系统将实现与网络连接的地质灾害实时预警预报与减灾防灾体系的结合,并根据浙江省气象条件,对浙江省可能遭受的突发性地质灾害进行概率预报。     

中国水文预报技术的发展与展望

介绍了我国水文预报技术在预报方法、预报系统建设和新技术应用等方面取得的进展，客观评价了我国水文预报技术的水平．展望了我国水文预报技术的发展方向，指出了干旱、半干旱及无资料地区或资料缺乏地区的水文模拟将是我国进一步提高水文预报技术的研究重点。     

黄山市洪水预报预警系统

介绍了黄山市洪水预报预警系统的结构、各个子系统的功能、作用及特点。该系统在１９９７～１９９９年洪水期间,做支了预报准确、舆及时,为防汛抢险提供了科学的决策依据,取得了较好的社会效益和经济效益,为中小城市的洪水预报预警系统建设提供了较好的思路。     

滑坡实时跟踪预报概论

滑坡时间预报是一项世界性的难题。迄今为止，还没有形成一套系统、完善和成熟的理论方法体系。文章以斜坡的变形破坏机制分析为基础。从滑坡预报的基本问题入手，将处理复杂性问题行之有效的非线性科学理论和灰色系统理论引入滑坡预报中，提出了“滑坡实时跟踪预报”的学术思想。文章概括和总结了滑坡预报的研究现状、阐述了滑坡实时跟踪预报的学术思想，建立了滑坡实时跟踪预报的技术方法体系，研制和开发了滑坡实时跟踪预报软件系统（SIPS），并以发生在长江西陵峡的新滩滑坡为例，简要介绍了SIPS软件的应用。     

贝叶斯概率水文预报系统在中长期径流预报中的应用

采用贝叶斯概率水文预报理论制订水电站水库中长期径流预报模型,以概率分布的形式定量地描述水文预报的不确定度,探索概率水文预报理论及其应用价值。采用气象因子灰关联预报模型处理输入因子的不确定度,将实时气象信息和历史水文资料有效结合,突破传统确定性预报方法在信息利用和样本学习方面的局限性,以提高水文预报的精确度。以丰满水电厂水库为例对所建模型进行检验,模拟计算结果表明,该模型与确定性径流预报方法相比,不仅有利于决策人员定量考虑不确定性,而且在期望意义上提高了径流预报精度,具有较高的应用价值。     

中国洪水预报系统设计建设研究

分析了我国洪水预报系统的现状,阐述了中国洪水预报系统的建设的必要性、目标及开发原则,介绍了中国洪水预报系统的软硬件环境、预报模型和方法、预报方案、模型率定、实时作业预报、实用模块、系统管理7部分的设计建设。     

河流集合预报方法在洮河流域径流预报中的应用研究

为研究洮河流域径流预报,根据河流集合预报方法,利用红旗水文站实时监测资料,基于中国洪水预报系统开发的三水源蓄满产流、滞后演算和马斯京根模块构建全流域洪水预报模型,并应用该模型分析预测红旗水文站径流及其概率分布统计。结果表明:径流拟合过程拟合较好,取得了较好的预报效果,模型满足河流集合预报应用的条件,结论可为洮河流域水资源开发利用、防汛保安提供参考依据。     

交互式河流预报系统数据管理模式分析

为了有效地实现河流预报系统的各个功能,需要管理大量的数据。合理地组织和管理各种数据,对提高系统性能具有重要的意义和作用。以美国交互式河流预报系统为例,从数据结构、数据流程等方面详细分析了交互式预报的数据管理模式,为开发我国的交互式洪水预报系统提供了一种数据管理的范例。