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。     

洪水预报信息利用问题研究与讨论

分析了洪水预报研究现状,讨论了实时洪水预报系统研究中信息利用方面存在的问题,提出了值得进一步研究的关键性问题、研究思路和研究技术路线。     

新安江三水源模型在柘林水库流域洪水预报中的应用

新安江三水源模型在柘林水库流域洪水预报中的应用曾新伟，张梦瑞（江西省拓林水电厂）（江西省电力局）１流域及工程概况拓林水利枢纽位于赣西北的修水干流中游，是一座以发电为主，兼有防洪、灌溉、航运、养殖等综合效益的水利工程。修水属邵阳湖水系，为江西省五大河流...     

全过程联合校正方法在饶河流域洪水预报中的应用研究

为提高饶河流域洪水预报精度,将全过程联合校正(EPJC)方法与三水源新安江(XAJ)模型结合,按一定比例划分洪水预报总误差为各过程误差,基于系统响应理论反演得到面雨量计算误差和模型参数误差,重新输入流域水文模型正演得出校正后的洪水过程.选取洪峰流量相对误差、峰现时间绝对误差、径流深相对误差和确定性系数作为模型评价指标,...     

半干旱半湿润地区洪水预报模型适用性研究

针对半干旱半湿润地区的流域特性和产汇流特点,比较了河北雨洪模型和新安江模型的模型原理和模型特性,以滦河支流老牛河流域为例,开展了洪水预报适用性研究。结果表明,河北雨洪模型的预报精度较高,更适用于半干旱半湿润地区的洪水预报。     

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...     

水箱模型在大尺度流域实时洪水预报模型研制中的应用

水箱模型用于实时洪水作业预报的具体成果尚不多，本文研究的目的在于将水箱模型用于大尺度流域实时洪水预报。本文介绍了应用水箱模型建立实时洪水预报模型的方法。按照河段流量传播时间将寸滩以上干、支流划分为若干子河段，各子河段按照计算时段长分成若干单元河段，各单元河段区间降雨径流预报采用水箱模型．河道流量演算采用连续马斯京根法。河系预报模型精度在85％以上，能够满足实时洪水预报的要求。     

基于状态变量初值修正的洪水预报方法研究

针对现有状态变量初值修正方法的不足,提出了一种基于状态变量初值修正的洪水预报方法(ISVC方法)。该方法以洪水起涨阶段平稳期的预报与实测流量过程间的残差为目标函数,采用粒子群优化算法对状态变量初值进行修正,利用修正后的状态变量初值开展洪水预报。将ISVC方法与新安江模型结合,采用赛塘流域进行了检验。结果表明,ISVC方法切实有效,能提高预报精度。ISVC方法具有一定的独立性、较强的适用性、一定的实用性等特点,具有一定的推广应用价值。     

概念性水文模型与智能模型在中小河流洪水模拟中的比较研究

相较于大江大河的流域水文预报研究,中小流域的研究相对匮乏。以沅江河溪水文站以上流域为例,研究LSTM(Long Short-Term Memory)模型和新安江模型在场次洪水中的模拟效果。通过对比,新安江模型的整体模拟精度较高,洪量、洪峰、峰现时间的平均相对误差分别为9.39%、9.55%、1.6 h,确定性系数为0.73,综合合格率为100%,达到甲级精度标准;LSTM模型的模拟精度较低,洪量、洪峰、峰现时间的平均相对误差分别为11.76%、12.33%、2.3 h,确定性系数为0.60,综合合格率为75%,达到乙级精度标准。结果表明,新安江模型和LSTM模型是中小河流洪水预报的有效方法,均可用于河溪流域的正式预报,且对于河溪流域,新安江模型的模拟精度比LSTM模型更高。     

洪水预报产流误差的动态系统响应曲线修正方法

为提高实时洪水预报精度,提出了一种基于动态系统响应曲线洪水预报误差修正新方法。该方法将动态系统响应曲线引入洪水预报误差修正中,建立一种向误差源头追溯的动态反馈修正模型。此修正方法将新安江模型产流以下的部分作为响应系统, 用线性差分近似代替非线性系统响应函数的偏导数值,得到时段产流量所对应的系统响应曲线。用实测流量和计算流量之间的差值作为信息,使用最小二乘估计原理,对产流量进行修正, 再用修正后的产流量重新计算出流过程。该修正方法分别用理想案例和王家坝流域进行检验,结果证明此方法效果比传统二阶自回归模型有明显提高。     

对渭河流域洪水预报的思考

渭河纵贯陕西富饶的八百里秦川,此间是陕西政治、经济、文化的中心,渭河防汛事关陕西经济发展,是全省防汛工作的重中之重。本文结合多年来渭河洪水预报、特别是2003、2005年的实践经验,通过对渭河流域暴雨洪水特性分析,揭示了渭河流域洪水预报中的难点和问题,提出解决渭河流域洪水预报的研究对策。     

基于多源空间数据的淮河流域洪涝灾害监测评估

提出了综合利用被动微波卫星、中等空间分辨率光学卫星、高空间分辨率光学卫星和雷达卫星等遥感数据,地理数据,以及水文和气象等多源空间数据的洪涝灾害监测评估方法。并以2007年淮河流域洪涝灾害监测为例,快速获取了全流域洪涝灾害的时空变化特征信息,以及淮河干流区域的最大淹没面积及淹没历时数据,实现了重点区域灾情的精细监测和量化评估。结果表明,该方法充分利用多源空间数据,保证下垫面洪涝灾情信息的及时获取,克服了传统调查统计方法的不足,在2007年淮河流域防洪减灾服务中发挥了重要作用。     

不同洪水预报模型在拒马河流域的应用对比分析

拒马河水系为海河流域防洪重点区域,预报难度大,精度要求高。根据海河流域拒马河水系历史水文资料,分别采用新安江模型、增加超渗的新安江模型、河北雨洪模型和人工神经网络模型,对1956年、1963年和2012年暴雨洪水进行预报对比分析,研究结果表明:4种模型均可应用于暴雨强度大、降雨历时长的历史洪水模拟,洪峰流量模拟相对误差均小于20%,尤以人工神经网络模型模拟精度最高,4种模型在干旱半干旱地区均具有推广应用价值。     

构建沅水流域实时洪水预报调度系统研究

本文对沅水流域的地形、地理、气候特征和洪水发生规律进行了概述，就流域的分区、预报模型的选择和模型参数的选取、调度模型的选择和求解步骤，以及信息技术的应用等方面进行了分析和论述，其思路可作为构建沅水流域实时洪水预报调度系统设计的依据．同时也可作为其它省或流域构建类似系统时参考。     

海河流域洪水资源利用评价研究

为给流域洪水资源利用合理性评价提供基本的阈值标准,有效协调洪水资源利用与河流生态环境保护和流域防洪安全的关系,建立了流域洪水资源利用评价的基本框架.指出洪水资源利用评价应解决洪水资源量计算、洪水资源利用水平分析、洪水资源可利用量评价和洪水资源利用潜力评估四个基本问题.在对洪水资源利用量、洪水资源可利用量、洪水资源利用潜力等基本概念进行系统阐述的基础上,建立了流域洪水资源利用的评价方法.根据所建立的基本概念和评估方法,对1980～2006年海河流域及4个二级区的洪水资源利用状况及合理性进行了全面评价.结果表明,1980～2006年海河流域平均年洪水资源可利用量和利用潜力分别为62.8亿m~3和5.35亿m~3.海河流域洪水资源利用总体而言处于比较不合理的状态,洪水资源利用量频繁超过洪水资源可利用量,洪水资源利用潜力不大.多数年份洪水资源利用量超过了河道内必要需水量允许的限度,少数丰水年份超过了流域洪水资源调控利用能力的范围.今后,海河流域洪水资源利用合理性的提高,需要逐步调整目前洪水资源利用主要集中于山区的空间格局,提高平原区洪水资源调控利用能力,有效保障洪水期河道内必要需水量.     

流沙河流域汛期降水特征及趋势分析

根据流沙河流域3个雨量站1994~2011年汛期的实测月降水资料,采用线性倾向估计、5年滑动平均及Mann-Kendall趋势分析等方法,分析了流沙河流域近20 a的汛期降水特征及变化趋势。结果表明:流沙河流域内汛期降水量各月分布不均匀,降水主要集中在7~8月,7、8月份降水量呈上升趋势,其他各月呈下降趋势,但汛期降水量总体呈下降趋势,趋势不显著。     

岷江流域汛期降水时空特征研究

利用岷江流域内15个站点1956～2001年降水资料,运用经验正交函数(EOF)分解、Morlet小波变换、Mann-Kendall秩次相关检验等方法,分析了降水的时空变化特征.结果显示:岷江流域降水年内分配极不均匀,年降水量70%以上集中在汛期(6～10月).西部高原降水年内分配呈双峰型,降水峰值出现在6月和9月,东部平原呈单峰型,峰值出现在7月和8月.对汛期降水经验正交函数分解的第一主分量显示东西反相变化,表明呈现西干东湿或西湿东干的格局特征.汛期降水时间上46年来呈下降趋势,且存在准2年、5～7年、14～15年的周期.     

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。     

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。     

频谱分析法在挠力河流域年降水量预报中的应用

本文介绍了用频谱分析法进行降水量分析和预报的基本方法。首先对实测序列进行趋势项分析；其次用自相关函数进行谐波模式检验；然后根据函数的傅立叶级数展开理论，分析谱参数之间的函数关系，计算傅氏系数；最后采用F分布检验法对周期进行显著性检验。确定主要周期，从而建立预报模型。并应用该方法对挠力河流域菜咀子站的年降水量进行了预报，结果表明该区年降水量存在两个主要周期（3年和9年左右），反映了该地区的气候变化规律。实例证明，频谱分析法预测效果很好．预报结果可为挠力河流域的水资源开发和管理提供依据。