Comparison of parameter uncertainty analysis techniques for a TOPMODEL application

Parameter uncertainty in hydrologic modeling is crucial to the flood simulation and forecasting. The Bayesian approach allows one to estimate parameters according to prior expert knowledge as well as observational data about model parameter values. This study assesses the performance of two popular uncertainty analysis (UA) techniques, i.e., generalized likelihood uncertainty estimation (GLUE) and Bayesian method implemented with the Markov chain Monte Carlo sampling algorithm, in evaluating model parameter uncertainty in flood simulations. These two methods were applied to the semi-distributed Topographic hydrologic model (TOPMODEL) that includes five parameters. A case study was carried out for a small humid catchment in the southeastern China. The performance assessment of the GLUE and Bayesian methods were conducted with advanced tools suited for probabilistic simulations of continuous variables such as streamflow. Graphical tools and scalar metrics were used to test several attributes of the simulation quality of selected flood events: deterministic accuracy and the accuracy of 95 % prediction probability uncertainty band (95PPU). Sensitivity analysis was conducted to identify sensitive parameters that largely affect the model output results. Subsequently, the GLUE and Bayesian methods were used to analyze the uncertainty of sensitive parameters and further to produce their posterior distributions. Based on their posterior parameter samples, TOPMODEL’s simulations and the corresponding UA results were conducted. Results show that the form of exponential decline in conductivity and the overland flow routing velocity were sensitive parameters in TOPMODEL in our case. Small changes in these two parameters would lead to large differences in flood simulation results. Results also suggest that, for both UA techniques, most of streamflow observations were bracketed by 95PPU with the containing ratio value larger than 80 %. In comparison, GLUE gave narrower prediction uncertainty bands than the Bayesian method. It was found that the mode estimates of parameter posterior distributions are suitable to result in better performance of deterministic outputs than the 50 % percentiles for both the GLUE and Bayesian analyses. In addition, the simulation results calibrated with Rosenbrock optimization algorithm show a better agreement with the observations than the UA’s 50 % percentiles but slightly worse than the hydrographs from the mode estimates. The results clearly emphasize the importance of using model uncertainty diagnostic approaches in flood simulations.     

沂源土门岩溶发育机理与含水系统的水文地球化学特征

山东沂源土门岩溶含水系统,位于半干旱半湿润气候带。区内山青、水秀、洞密、林茂、古文化璀璨。别具特色的三水转化关系使区内大气降水、地表水、岩溶地下水的化学成分及空间变化颇具规律。来自岩溶含水系统边界以外变质岩分布区的外源水和大气降水渗入地下,对系统内的碳酸盐岩具有较强的溶蚀能力,当达到饱和甚至过饱和时又以泉水的形式溢出地表流出系统外。在漫长的地质岁月中,溶蚀—溢出—再溶蚀—再溢出,周而复始,于是形成了沂源土门别具一格的岩溶地貌景观。     

流域水资源初始产权界定初探一以黑河流域中游为例

随着水资源短缺程度的加剧,可交易水权制度逐渐成为当今世界水资源管理制度发展的新方向.水资源初始产权是水资源管理的基础和前提.在干旱区内陆河流域,产权初始配置要在生态环境可持续的前提下,坚持公平、效益相结合的分配目标和配置原则.通过建立初始水权配置指标体系,对黑河流域进行实地问卷调查,在此基础上对用户调查结果进行专家判断修正,应用层次分析法研究了各分配指标的权重分布.以黑河流域张掖地区为例的界定结果表明,除上游的肃南县和山丹县外,其余各县市的实际用水量都超过了各自界定的初始水权,这种差别为水资源产权交易管理提供了现实依据,为开展流域上游的生态保护补偿提供了理论基础.     

川西新场气田上三叠统须二、须四段相对优质储层成因差异性分析

川西新场地区须家河组储层埋藏深度大、成岩作用复杂、致密化程度高,但在整体超致密背景下,局部仍发育较多的相对优质储层.相对优质储层在埋深较大的须二段,往往发育较多的原生孔隙,和相对次要的次生孔隙;而埋深较小的须四段储层,次生孔隙占绝对优势,原生孔隙发育较少.造成这一现象的主要原因是须二、须四段原生孔隙保存和次生孔隙发育机制上的差异.须二段储层中较多刚性颗粒的存在和较为发育的包膜绿泥石是原生孔隙得到较好保存的主要原因;而其较大的单砂层厚度和较少的泥岩发育则导致了有机酸性流体的注入量较少,长石溶蚀有限.须四段塑性岩屑含量明显较高,储层原生孔隙在压实作用下几乎消失殆尽,但较薄的单砂层厚度和较多泥岩的叠置发育使长石在有机酸性流体作用下得到了充分溶蚀;这是须四段储层次生孔隙相对发育、长石含量很低、同时还有自生高岭石沉淀的主要原因.     

一种基于3S技术的快速、动态监测水土流失与定量估算方法

利用3S技术对水土流失相关因子信息进行快速、准确提取。在ArcGIS中对多源数据进行集成,用空间分析模块在DEM上提取坡度坡长因子层,根据区域内各代表站R值用反距离法内插生成降雨侵蚀力层,利用不同土壤类型的K值转换生成土壤可蚀性层,以及利用不同土地利用类型的CP值转换生成水土保持因子层;通过GPS野外采点检验DEM与相关信息明确精度。最后实现区域两时期水土流失量的估算与监测。以金沙江中段的龙川江和勐果河两个子流域为试验区的研究表明,该方法能快速、准确地实现流域水土流失现状调查和动态监测,能适时掌握区域水土流失的时空变化,可为水土流失治理和水保规划制订和实施提供科学依据。     

川北中三叠统沉积层序特征及陡坡封闭型镶边台地模式

川北地区中三叠统层序地层学的对比研究表明,雷口坡组顶界面(T2/T1界面)和底界面(T3/T2界面)具有横向分异规律,由此识别出2个Ⅲ级层序,其上部SQ2层序普遍缺失高水位体系域。层序地层格架内的岩相古地理分析表明,该区中三叠世长期处于蒸发台地、局限台地环境,碳酸盐岩颗粒结构欠发育,可见少量藻屑颗粒灰岩和白云岩、细—中晶白云岩,缺少生物礁标志,藻席大量发育,白云石化作用强烈。识别出了工农镇剖面斜坡角砾,并对台地边缘位置进行了厘定。根据沉积及岩石学研究结果,得出了川北地区中三叠统典型的陡坡封闭型镶边台地模式。     

高斯曲线优化能见度与气溶胶光学厚度转换模型

大气气溶胶是影响对地观测定量精度的最主要不确定性因素。随着定量遥感的发展,对气溶胶光学厚度数据的精度提出了更高要求。在广泛应用的基于辐射传输模型大气校正研究中,需要输入气溶胶光学厚度等关键参数,但与对地观测影像数据同时相的气溶胶光学厚度获取较难,而水平能见度作为表征气溶胶光学特性的间接参数可通过广泛分布的气象台站获得,可将能见度转换得到的气溶胶光学厚度数据作为同时相数据输入传输模型进行大气校正计算。本文以实测的能见度和气溶胶光学厚度数据为基础,通过拟合气溶胶标高其随时间的变化对Peterson模型进行了修正。对修正后的模型进行精度验证得到RMSE为0.254,结果表明优化的模型对精度有较大提升。     

《珠海市影像地图集》的设计与制作

论述《珠海市影像地图集》在编排和构成设计、封面和开本设计、分幅和比例尺设计、版式设计、内容设计、地图符号和注记设计等方面的原理和方法;探讨该图集的数字地图制图工艺流程设计,采用＂像素工厂＂处理航摄数码影像数据的技术,数据的分层设计,影像数据的道路、街道、境界矢量跟踪和符号化,符号和注记配置等关键技术方法。     

重力方法研究河南区域构造及控煤作用

河南地区存在三个明显的重力异常区,与其区内三个次一级的构造分区相一致,其重力异常曲线的挤压扭曲特征、剪切平移特征、张性舒展特征分别对应构造挤压变形机制、平移剪切机制及变形拉张机制。这些变形受印支、燕山及喜马拉雅期三大构造运动控制,其中印支期剥蚀及沉降程度是构成现今煤层埋藏条件的重要因素,燕山期形成河南煤田的逆冲推覆型控煤构造,喜马拉雅期构造运动,最终确立了河南煤系的展布范围及赋存状态,这表明控煤模式是构造运动的结果。