Local Modeling模型及其在黄河上游月径流预测中的应用

基于黄河上游有关水文气象台站的降水径流资料, 将Local Modeling方法应用于龙羊峡水库月入库径流预报的中长期水文预报模型. 模型的检验和应用结果表明, 该方法有着稳健性好、数学物理意义明确、对数据系列要求不高和容易操作等优点, 在非汛期各月的径流预测中具有较高的准确性, 并且在考虑了降水的影响后, 对汛期径流的计算精度亦基本符合水文情报预报规范和实际应用的要求. 该模型在黄河上游水量预报和调度工作中具有良好的应用前景.     

TRMM卫星降水数据在洣水流域径流模拟中的应用

采用地面雨量站点观测降水作为基准数据,评估热带降雨观测计划（TRMM）最新一代卫星降水产品3B42V7的精度;利用站点和卫星两种降水数据驱动栅格新安江模型,采用SCEM-UA算法考虑模型参数不确定性,进行流量过程模拟,评估TRMM 3B42V7在流域水文模拟和预报中的应用能力。数据精度评估显示:在平均意义上,TRMM 3B42V7日降水精度较高,较站点观测低估了6.68%;但在绝对值意义上,TRMM 3B42V7日降水精度较低,绝对偏差达到57.76%;TRMM 3B42V7经过了地面月降水量偏差校准,其精度在月尺度上有较大提高。径流模拟结果表明:TRMM 3B42V7模拟的日径流过程精度较低,有部分洪峰没有捕捉到,但仍能表征径流的日变化特征;月尺度上模拟径流与实测径流吻合较好,能表征径流的季节性和年内变化特征;计算的日尺度和月尺度95%置信区间包含大部分实测流量过程。     

黄河源区水文预报的关键科学问题

黄河源区水文预报对龙羊峡、刘家峡等黄河上游梯级水库群的洪水资源化调度乃至整个黄河流域的水旱灾害防御都起着举足轻重的作用。然而,由于降水的地面观测严重匮乏、且缺少适用于高寒山区的专用水文模型,源区水文预报成为长期困扰黄河洪水/径流业务预报的难题。在回顾国内外相关研究的基础上,从高海拔缺资料地区的降水观测与降水预报、寒区水文模型构建与气象水文耦合系统集成、高原降水发生的气象成因与形成机制3个方面,评价了黄河源区水文预报的当前现状与技术水平,提出了黄河源区水文预报面临的关键科学问题;指出新一代多源降水信息融合与同化、高寒区特殊产汇流模型构建、无缝隙气象水文集合预报、强降水与连阴雨的多影响天气系统解析等,是当前黄河源区水文预报的研究重点与发展方向。     

汪家寨矿涌水量非线性即时预报模型研究

汪家寨煤矿涌水量主要受控于大气降水,为了及时预报矿井涌水量,利用矿井涌水量序列和降水量序列,建立涌水量非线性即时预报模型。从涌 和降水量的互相关分析得知,涌水量滞后降水量约０～１个月。应用时间序列混合门限自回归模型建立了涌水量预测模型Ｔａｒｓｏ（２,（１,１）,（１,１））,利用率模型对１９９１年的涌水量进行了预测,主送率在１０％～２０％之间,满足生产需要。模型既考虑了涌水量序列的自相关性,又考虑     

耦合SWAT与RIEMS模拟黑河干流山区径流

以黑河干流山区为研究区,采用1：100 000植被类型图、1：1 000 000土壤类型图和气象水文观测数据,耦合SWAT水文模型与RIEMS高分辨率区域气候模式,模拟1995-2010年月径流变化过程,探讨水文模型气象驱动数据的优化方法和气候水文模型耦合的区域适宜性。RIEMS气候模式输出精度较高,降水、温度、湿度、风速的相关系数均在0.80以上,均通过了0.01显著性水平检验,时空分辨率达到6 h和3 km。构建虚拟气象站点,弥补气象观测站点稀少且分布不均匀的不足,对水文模型气象驱动数据进行优化;遵循多时间尺度、多变量和多站点的原则来校准模型。结果表明,径流模拟值与观测值的过程趋势拟合程度较好,NSE均在0.60以上,PBIAS介于±20%之间,R²达到0.70以上。径流模拟在枯水期表现较好,在丰水期存在一定的误差,主要是受降水驱动数据偏高的影响,气候模式模拟能力需要提高,水文模型空间插值方法和气候水文模型耦合方案需进一步完善。总体来看,耦合SWAT模型与RIEMS模式能够较好地模拟黑河干流山区水文过程,可为流域水资源的预测和管理提供科学依据。     

黄河源区雨季降水与汛期径流量重建及其千年尺度下的演变特征

黄河源区年内降水集中, 洪水风险大, 重建源区雨季降水和汛期径流量对于提高径流预报预测精度及防洪防灾具有重要科学意义和应用价值。本文利用黄河源区及周边筛选的16个树轮年表, 采用嵌套主成分层次贝叶斯回归模型, 估算参数后验分布替代固定值以考虑不确定性, 重建了黄河源区过去1 160 a的雨季降水; 提出了基于年径流的分类占比回归模型, 以考虑汛期径流量与年径流量的一致性, 将黄河源区汛期径流量展延至公元159年。结果表明: ①嵌套主成分层次贝叶斯回归模型的误差缩减值(E_R)和有效系数(E_C)评价指标值均显著高于0, 分类占比回归模型的E_R和E_C值最高分别达0.90和0.88, 重建结果可靠性较高; ②即使在千年尺度下, 1979—1985年亦是较为不寻常的汛期高径流量时期。     

不同时间尺度的中长期水文预报研究

为研究中长期水文预报时间尺度对预报精度的影响,选取最近邻抽样回归模型与基于小波分析的组合模型对长江干流典型断面不同时间尺度的径流序列进行中长期径流预报。将1980~2012年的逐日径流资料经过时间聚集方法转换成三天、周、旬、半月、月、双月、季、半年、九月、年等10个不同时间尺度,对高场、寸滩、宜昌、螺山、汉口、大通6个典型断面的径流进行拟合和预报。结果表明:随着预报时间尺度增加,预报精度呈现先降低后提高的趋势,其中,在月时间尺度上预报效果最差,三天和年尺度上预报效果相对较好。     

概念性水文模型在出山径流预报中的应用

根据HBV水文模型的基本原理，建立了西北干旱区内陆河出山径流概念性水文模型。该模型反映了我国西部山区流域的径流形成特征，将山区流域划分为高山冰雪冻土带和山区植被带两个基本海拔景观带来对山区径流的形成和汇流过程进行模拟计算，以常规气象站的月气温和降水量为模型的初始输入，模拟计算月出山径流量。应用该模型对河西走廊黑河祁连山北坡的山区流域水量平衡进行了模拟计算，并对年径流和逐月分配进行了预报。结果表明，从枯水年到丰水年，降水量、蒸发量、径流量和径流系数均增加，而冰川融水和积雪融水对出山径流的补给比重则减少，这表明了冰雪融水对径流的具有调节作用。黑河山区流域径流系数远比干旱内流区的平均值大，但要小于全国的平均径流系数。所提出的内陆河山区流域出山径流的模拟和预报模型对年径流量和月分配的预报具有较好的精度，可用于黑河以及其他西北干旱区内陆河出山径流的预报，为内陆河流域中下游的水资源分配和开发利用提供依据。     

基于通用计算的涪江中段径流模拟研究

为了提高传统径流汇流模拟的时效性,提出了一种基于通用计算的径流汇流模型。模型采用纳维-斯托克斯作为基础方程。首先,文章探讨了利用通用计算进行径流汇流模拟的实现方法并设计了模拟计算流程。然后,以涪江流域中段为研究区域,将流域内25个常规站和区域站的实况降水数据为数据源,分别利用本文径流汇流模型和FloodArea模型对流域进行径流模拟,并将两种模型模拟结果与水文站实测数据进行对比分析。结果发现,基于通用计算的径流汇流模型不仅在模拟效率上相对于FloodArea模型有很大程度的提高,而且模拟结果具有更小的水位变化误差,与水文站实测水文数据具有更好拟合效果。模拟时效性和结果准确性的同时提升表明本文的径流汇流模型对暴雨洪涝预警预报具有重要的意义。     

基于HBV模型的太子河流域径流变化情景预估

以太子河流域为研究区域,采用HBV水文模型对流域的水文过程进行模拟,并选取RegCM4.4区域气候模式输出的平均气温和降水数据来驱动HBV水文模型,模拟逐日径流过程,分析RCP4.5排放情景下未来太子河流域径流的演变。结果表明,HBV水文模型在太子河流域模拟效果较好,率定期与验证期Nash效率系数与确定性系数均在0.60以上,模型基本模拟出了洪水对降水的响应过程。RCP4.5情景下,2021 2070年太子河流域年平均气温呈持续升温趋势,流域降水和年径流深度呈微弱减少趋势。相较于基准期,年径流深度将增多9.79%,夏季和秋季径流深度上升明显。径流分位数的变化表明,峰值极端径流和枯水极端径流均较基准期有不同程度的增多,未来太子河流域发生极端洪涝的可能性较高。     

构建式流域实时水文预报系统关键技术研究

目前的水文预报模型很多,但都缺乏统一的模式。通过对水文预报模型的高度抽象,定义了水文预报模型的标准化接口,统一了各类水文预报模型的输入、输出、参数、状态,以及运行过程;在此基础上,实现了水文预报方案的标准化"构建"模式,即通过标准化水文预报模型的相互组合实现流域水文预报方案的标准化创建。基于以上关键技术,成功开发了构建式流域实时水文预报系统,并取得了良好的应用效果。     

基于数据包络分析的统计预测模型有效性评价

统计预测模型是进行中长期水文预报的主要手段之一,在统计预测模型建模过程中面临的一个重要问题是如何从诸多待选模型中挑选出一个预测投入较低、预测精度较高的模型。针对这一多属性综合评价问题,提出了利用数据包络分析中的CCR模型进行水文统计预测模型综合评价的方法。模型的输入指标包括预测因子指标和模型参数指标,输出指标为模型精度评价指标,评价结果为模型的相对效率。作为典型案例,对参考作物腾发量预测的20个径向基函数网络模型的有效性进行了评价,结果表明该评价方法是可行的。模型中预测旬参考作物腾发量的关键因子是最高、最低温度,其次是风速,再次是日照时数;将预测时段所属的旬序号作为网络输入可显著提高模型预测精度和相对效率。     

无锡站年际降雨趋势、特征与预报分析

针对近年极端灾害性气候频发的现状,对暖冬影响下无锡站降雨年际变化趋势、历史演变特征和近几年水文预报情况进行了分析。结果表明:在暖冬影响下,无锡站降雨年际间呈现出干旱—湿润周期性变化的特征,具有水文旋回的性质,在太湖地区有代表性,可作为该时段的降雨预报模型;该模型打破了年际降雨无规律的传统思维定式,与历史演变法相结合,能提高预报效率与精度;水文旋回的发现和降雨预报模型的建立,可推动水文气象长期预报与气候展望研究。     

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.     

中国水文预报技术发展的回顾与思考

回顾了中国水文预报技术的发展历程,阐述了中国水文预报技术从经验相关法、流域水文模型,到预报系统发展的整个过程。较详细地介绍了中国常用的水文预报方法、模型和预报系统,及其各自特点和应用条件等,客观评价了中国水文预报技术的水平,深入分析了高强度人类活动引起的下垫面变化和以全球变暖为主要特征的气候变化对流域产流和汇流机制的影响,分析了变化环境下水文预报面临的问题和挑战。展望了中国水文预报技术的发展方向,指出了中国未来水文预报技术的研究重点。     

Rainfall-Runoff Modeling using Clustering and Regression Analysis for the River Brahmaputra Basin

In this research, k-means, agglomerative hierarchical clustering and regression analysis have been applied in hydrological real time series in the form of patterns and models, which gives the fruitful results of data analysis, pattern discovery and forecasting of hydrological runoff of the catchment. The present study compares with the actual field data, predicted value and validation of statistical yields obtained from cluster analysis, regression analysis with ARIMA model. The seasonal autoregressive integrated moving average (SARIMA) and autoregressive integrated moving average (ARIMA) models is investigated for monthly runoff forecasting. The different parameters have been analyzed for the validation of results with casual effects. The comparison of model results obtained by K-means & AHC have very close similarities. Result of models is compared with casual effects in the same scenario and it is found that the developed model is more suitable for the runoff forecasting. The average value of R² determined is 0.92 for eight ARIMA models. This shows more accuracy of developed ARIMA model under these processes. The developed rainfall runoff models are highly useful for water resources planning and development.     

分布式流域水文模型刍议

本文，对水文模型，流域水文模型，分布式流域水文模型的概念进行了阐述；对分布式流域水文模型的性质、特点进行了论述，并对其在实时洪水预报中应用前景进行了分析。     

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...     

自适应神经模糊推理系统(ANFIS)在水文模型综合中的应用

由于目前已有很多比较成熟的流域水文模型,因此我们可以选用几个流域水文模型进行并行运算,来同时模拟流域降雨—径流关系。在相同的降雨输入情况下,不同模型得到的模拟流量必然会有所不同,模型效率系数和模拟精度也会不同。因此,如何将不同模型的模拟结果进行综合以进一步提高流量模拟精度是一个关键问题。本文选用自适应神经模糊推理系统(ANFIS)作为水文模型综合平台,以牧马河流域为试验区域,对两个并行运算水文模型(三水源新安江模型和总径流响应模型)的结果进行综合处理,得到了更稳健的流量模拟结果,大大提高了模型效率和模拟精度。该方法值得在实践中借鉴。     

黔南州不同雨量观测精度与降水特征值的对比分析

将水文站的虹吸式雨量计全部替换为无人值守的翻斗式遥测雨量计,极大地缩短了降水信息传播时间,但由于翻斗式遥测雨量计分辨率(0.5mm)与虹吸式雨量计分辨率(0.1mm)不同,其观测资料的一致性将受到影响。通过对贵州省黔南州三个水文站各种时段不同观测精度降水特征值的对比,定量分析了其误差范围,可为水文资料的一致性分析提供参考。