Investigation of the groundwater modelling component of the Integrated Water Flow Model (IWFM)

ABSTRACT

The Integrated Water Flow Model (IWFM), developed by the California Department of Water Resources, is an integrated hydrological model that simulates key flow processes including groundwater flows, streamflow, stream–aquifer interactions, rainfall–runoff and infiltration. It also simulates the agricultural water demand as a function of soil, crop and climatic characteristics, as well as irrigation practices, and allows the user to meet these demands through pumping and stream diversions. This study investigates the modelling performance of the groundwater module of IWFM using several hypothetical test problems that cover a wide range of settings and boundary conditions, by comparing the simulation results with analytical solutions, field and laboratory observations, or with results from MODFLOW outputs. The comparisons demonstrate that IWFM is capable of simulating various hydrological processes reliably.

EDITOR M.C. Acreman; ASSOCIATE EDITOR A. Efstratiadis     

Prediction and modelling of rainfall–runoff during typhoon events using a physically-based and artificial neural network hybrid model

Abstract

The accurate prediction of hourly runoff discharge in a watershed during heavy rainfall events is of critical importance for flood control and management. This study predicts n-h-ahead runoff discharge in the Sandimen basin in southern Taiwan using a novel hybrid approach which combines a physically-based model (HEC-HMS) with an artificial neural network (ANN) model. Hourly runoff discharge data (1200 datasets) from seven heavy rainfall events were collected for the model calibration (training) and validation. Six statistical indicators (i.e. mean absolute error, root mean square error, coefficient of correlation, error of time to peak discharge, error of peak discharge and coefficient of efficiency) were employed to evaluate the performance. In comparison with the HEC-HMS model, the single ANN model, and the time series forecasting (ARMAX) model, the developed hybrid HEC-HMS–ANN model demonstrates improved accuracy in recursive n-h-ahead runoff discharge prediction, especially for peak flow discharge and time.     

一个中国大陆地区7级以上地震判定指标被再次验证

笔者曾利用统计显著性检验方法给出了中国大陆地区5级以上地震年频次与7级以上地震发生关系的判定指标,他们是：①当5级以上地震年频次N5＜10时,其后第6年我国大陆地区将发生7级以上地震;②当5级以上地震年频次N5＞31时,其后第6年我国大陆地区发生7级以上地震的可能性不大.2007年,中国大陆地区5级以上地震年频次为6次,预示2013年中国大陆地区可能会发生7级以上地震.2013年4月20日四川芦山7.0级地震再次使前一个判定指标得到验证.     

Magnetic detection method for seabed cable in marine engineering surveying

The detection and identification of the seabed cable is becoming an important task in the marine engineering. The features of the magnetic anomaly can be used to detect the existence of the seabed cable. The magnetic field model is presented, and the consistency of the magnetic anomaly distribution between the simulation of the model and the observed data is verified. The comparison shows that the seabed cable can be effectively detected and identified with reasonable method.     

华南复杂地形下GRAPES_Meso3km对流尺度模式前汛期精细化降水预报评估

为深入认识GRAPES_Meso(Global/Regional Assimilation and Prediction System)3 km对流尺度区域模式对华南前汛期精细化降水的预报性能,为模式改进及业务应用提供参考依据,利用广东省86个站点逐小时观测降水资料和国家气象信息中心多源融合降水资料,针对广东省复杂地形特点,结合距海岸线的远近及站点地形特点,将86个站划分为沿海东部、沿海西部和内陆地区三个子区域,采用二分类降水预报检验方法,定量评估了2020年5月18日—6月18日华南前汛期降水预报效果。结果显示,GRAPES_Meso 3 km模式精细化降水预报技巧受广东复杂地形影响较大,广东沿海东部和内陆地区24 h时累积降水的小雨、中雨、大雨量级预报成功指数(Threat Score,TS)、公平成功指数(Equitable Threat Score,ETS)评分高于沿海西部地区,尽管暴雨预报评分具有此相同特征,但三个子区域的暴雨预报评分总体较低;从3 h累积降水预报评分看,沿海东部、沿海西部及内陆地区等三个子区域存在明显的日变化特征,但是沿海东部及西部与内陆地区表现有所不同,沿海东部和西部降水预报评分夜间较低(预报偏差偏高),白天相对较高(预报偏差偏低),而内陆地区则是夜间较高(预报偏差偏低),白天相对较低(预报偏差偏高)。沿海西部预报评分相对较低的原因是由于检验时段内广东地区存在一个弱的风切变,而沿海西部大部分地区正好处于切变线南侧的温度高值区控制,但模式模拟该区域的日平均温度较实况偏低,导致沿海西部模式预报降水空报较多,降低其降水预报技巧。     

海量、异构矿业权核查数据的查询与优化

矿业权核查单个矿业权成果数据具有文件小、数量多、异构、多源等特点,对从海量、异构核查成果数据中快速查询并提取数据提出了挑战。本文探讨并建立了科学合理的数据模型．并提出综合应用表分区、存储过程、优化查询语句等数据库技术,有效提高了核查成果数据的访问与提取效率,为相同或类似应用需求提供了参考。     

2010年9—11月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

为了更好地应用T639模式的中期预报产品,本文对2010年9-11月T639模式的中期预报产品进行了天气学检验,并与ECMWF和日本模式进行了对比分析.结果表明,三家模式均对亚洲中高纬环流形势的演变和调整具有较好的预报能力,T639在144小时后预报性能减小比较明显.T639对超强台风凡亚比的路径预报偏差较大,而日本模...     

2011年3—5月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

为了更好地应用T639模式中期预报产品,对2011年3—5月T639模式96小时预报产品进行了天气学检验,并与ECMWF、日本模式进行了对比分析。结果表明：三种模式均对亚洲中高纬环流形势的调整和演变具有较好的预报性能。综合来看,ECMWF模式对各系统及要素的预报最接近实况;日本模式和T639模式次之。另外,选取了2011年4月28-30日的沙尘天气个例进行分析,发现日本模式对于引发此次沙尘天气的地面高压系统的中期预报指示意义最好。     

2011年6—8月T639、ECMWF及日本模式中期预报性能检验

为更好地应用数值模式中期预报产品,对2011年6—8月T639模式进行天气学检验,并与ECMWF、日本模式进行了对比分析。结果表明：三家模式均对亚洲中高纬环流形势的调整和演变具有较好的预报性能。综合来看,ECMWF模式对大尺度环流形势、影响天气系统及要素的预报最接近实况;日本模式和T639模式稍差,稳定性也不如ECMWF模式。对1109号台风梅花（MUIFA）的路径及强度预报,三家模式的预报效果均不理想,T639模式对＂梅花＂登陆后的预报与零场较接近,而ECMWF模式及日本模式预报相对较差。     

云地闪初次闪击算法的设计

首先介绍了闪电形成的概念模型,在此基础上提取反射率因子、环境等温层高度、最大反射率因子的对应垂直高度变化和垂直积分液态含水量来构建广东云地闪初生算法.其次,利用2007年广东新一代雷达和闪电定位系统收集的大量强对流资料,对广东云地闪初生算法进行应用评估.对于138个风暴样本,CSI为69％,POD为89％,FAR为25％,空报较多.利用雷达垂直剖面资料分析误差产生的原因.算法漏报有两种情况:一是由于雷达天顶盲区的影响,使得该区域内的风暴垂直探测严重不足;二是环境等温层高度的估算存在困难,实际操作中选择了探空资料-15℃层的平均高度值.空报的主要原因在于一些风暴虽然达到或超过了反射率因子阈值,但是其强反射率因子核区在垂直方向上伸展不够,相对较薄,说明垂直运动不够充分,难以将水凝物输送到较高的环境等温层高度上,从而不会产生闪电.最后,根据误差分析对云地闪初生算法进行改进.一方面增加反射率垂直梯度因子的判别,减少因风暴垂直发展不足所造成的算法空报;另一方面,适当降低环境等温层的高度,选择7 000 m替代此前的7 757 m.再次利用前面构建的强对流资料集,评估算法改进后的效果.改进后的算法在一定程度上控制了空报率,空报单体由此前的31个减少到23个,FAR由25％降低至19％,但CSI则从69％增加到74％.