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基于机器学习的雨型分类研究:以淠河流域为例
1
作者
付晓娣
阚光远
+1 位作者
刘荣华
梁珂
《水利水电技术(中英文)》
北大核心
2024年第2期101-111,共11页
【目的】为了提升洪水预报方案的科学性和精度,开展降雨雨型分类,制定不同雨型的预报方案并实施作业预报是一条有效的技术路线。【方法】基于淠河流域2003—2021年37个雨量站逐小时降雨观测数据,利用业界公认的动态时间规划(DTW)算法进...
【目的】为了提升洪水预报方案的科学性和精度,开展降雨雨型分类,制定不同雨型的预报方案并实施作业预报是一条有效的技术路线。【方法】基于淠河流域2003—2021年37个雨量站逐小时降雨观测数据,利用业界公认的动态时间规划(DTW)算法进行场次降雨雨型分类并作为基准分类结果。在此基础上,分别选取决策树(DT)、长短期记忆神经网络(LSTM)、LightGBM、支持向量机(SVM)四种机器学习方法建立分类模型并检验分类效果。通过调整样本规模,分析不同样本容量对分类效果的影响。【结果】结果表明:四种分类模型中,LightGBM分类精度最高且训练速度快,LSTM和SVM分类精度良好但训练效率相对较低,DT方法分类速度较快但分类精度相对较低。随着样本规模的增大,分类结果逐步稳定,四种方法的分类效果和训练效率逐步提升。【结论】结果验证了机器学习方法在降雨序列雨型分类中具有较强的适用性,可为洪水预报方案分类构建提供技术支撑。
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关键词
降雨雨型
时空分布特征
动态时间规划
LightGBM
LSTM
降雨
机器学习
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职称材料
北京市凉水河干流阻水桥梁防洪影响分析
被引量:
1
2
作者
王刚
朱亚峰
+3 位作者
王贺然
任明磊
赵丽平
付晓娣
《中国防汛抗旱》
2022年第3期73-78,共6页
凉水河是北京市南分洪重要排洪河道,经过多次治理仍存在多座阻水桥梁易形成卡口,影响汛期行洪安全。基于MIKE11模型对柳广线万泉寺桥、永丰线凉水河桥两座阻水桥梁的防洪影响进行分析。分析结果表明,万泉寺桥、永丰线凉水河桥阻水比分别...
凉水河是北京市南分洪重要排洪河道,经过多次治理仍存在多座阻水桥梁易形成卡口,影响汛期行洪安全。基于MIKE11模型对柳广线万泉寺桥、永丰线凉水河桥两座阻水桥梁的防洪影响进行分析。分析结果表明,万泉寺桥、永丰线凉水河桥阻水比分别为29.2%、23.4%,上游最大壅水高度分别为0.206 m和0.726 m,壅水长度分别为3498 m和5136 m,桥梁壅水范围内对沿岸雨水排出有一定的影响。壅水造成开阳路桥梁底净空不足,汛期河道行洪影响桥梁安全。同时阻水桥梁断面平均流速增加0.23~0.84 m/s,导致桥墩附近河槽、岸坡冲刷加剧,影响河岸稳定。
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关键词
凉水河
阻水桥梁
防洪影响
MIKE11模型
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职称材料
北京市凉水河非汛期闸坝控制水位研究及效益分析
被引量:
5
3
作者
王刚
王贺然
+3 位作者
乔鹤
付晓娣
赵丽平
朱亚峰
《中国防汛抗旱》
2021年第10期56-60,共5页
凉水河既是北京市"南分洪"重要排洪河道,又是重要的景观河道。随着水生态环境改善和居民亲水需求增长,凉水河功能逐渐由单一的防洪排涝向"防洪、生态、景观、休闲"等多功能综合利用转变。基于MIKE11模型,以不淹没...
凉水河既是北京市"南分洪"重要排洪河道,又是重要的景观河道。随着水生态环境改善和居民亲水需求增长,凉水河功能逐渐由单一的防洪排涝向"防洪、生态、景观、休闲"等多功能综合利用转变。基于MIKE11模型,以不淹没两岸服务通道及壅水不影响上游闸坝调度为原则,经模拟计算提出了主要闸坝非汛期控制运用水位要求,并进行了蓄水效益分析。分析结果表明,洋桥橡胶坝、大红门闸、马驹桥闸、新河闸、张家湾闸非汛期推荐的控制运用水位分别为35.22 m、32.25 m、23.85 m、18.96 m和17.05 m;与敞泄运行相比,可增加蓄水量共约68万m3,增加水面面积2.3万m2,生态环境效益显著。
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关键词
凉水河
非汛期水位控制
效益分析
MIKE11
北京市
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职称材料
北京市凉水河汛期调度方案研究
被引量:
1
4
作者
王刚
吴楠
+1 位作者
付晓娣
任明磊
《中国市政工程》
2021年第6期42-45,127,共5页
缺水城市河道闸坝调度运用应兼顾防洪和水资源利用要求。凉水河是北京中心城区"南分洪"重要的排洪河道和景观河道,随着水生态环境改善和居民亲水需求增长,河道功能由单一的防洪排涝向"防洪、生态、景观、休闲"等多...
缺水城市河道闸坝调度运用应兼顾防洪和水资源利用要求。凉水河是北京中心城区"南分洪"重要的排洪河道和景观河道,随着水生态环境改善和居民亲水需求增长,河道功能由单一的防洪排涝向"防洪、生态、景观、休闲"等多功能综合利用转变。运用MIKE11模型构建凉水河干流河道一维水动力学模型,模拟计算现状和闸坝水位控制工况下干流河道的水位,分析防洪风险和蓄水效益。结果表明,与汛期现状敞泄运行相比,闸坝控制运用方案不会增加凉水河干流河道防汛风险,但增加蓄水量66.8万m^(3),增加水面面积约1.91万m^(2),生态环境效益显著。
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关键词
雨洪资源利用
闸坝控制运用方案
城市河道
MIKE11
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职称材料
黄河流域河南段生态保护和高质量发展评价研究
被引量:
10
5
作者
刘娇妹
王刚
+5 位作者
付晓娣
于守镇
任明磊
时环生
邓学燊
陈科
《人民黄河》
CAS
北大核心
2023年第7期7-13,共7页
为给黄河流域河南段生态保护和高质量发展的战略需求与实现路径研判提供参考,在剖析生态保护和高质量发展关系及幸福河湖内涵的基础上,从经济高质量发展、社会高质量发展、环境高质量发展3个维度,构建黄河流域河南段生态保护和高质量发...
为给黄河流域河南段生态保护和高质量发展的战略需求与实现路径研判提供参考,在剖析生态保护和高质量发展关系及幸福河湖内涵的基础上,从经济高质量发展、社会高质量发展、环境高质量发展3个维度,构建黄河流域河南段生态保护和高质量发展评价指标体系,运用专家赋分法确定各指标权重,采用综合评价模型对2019年黄河流域河南段8个地级市生态保护和高质量发展水平进行测度分析。结果表明:黄河流域河南段生态保护和高质量发展整体为中等水平,还有较大提升空间;在经济、社会、环境3个维度高质量发展评价分值中,经济高质量发展平均为60.50分、环境高质量发展平均为67.28分、社会高质量发展平均为74.96分。总体上黄河流域河南段生态保护对经济、社会高质量发展的支撑不够,从水战略角度提出了采取工程措施、非工程措施支撑生态保护和高质量发展的建议。
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关键词
幸福河湖
高质量发展
生态保护
评价指标体系
黄河流域河南段
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职称材料
生态建设背景下典型土石山区暴雨洪水演变基本特征研究
被引量:
1
6
作者
李珂
王刚
+3 位作者
赵丽平
姜晓明
任明磊
付晓娣
《水电能源科学》
北大核心
2022年第5期72-75,45,共5页
以太行山典型土石山区紫荆关流域为例,基于流域1985、2000、2014年三期土地利用信息及1960~2018年流域内13个雨量站日降雨数据和流域控制断面紫荆关水文站日径流、洪水要素摘录数据,利用ArcGIS计算三期土地利用面积变化,采用线性回归法...
以太行山典型土石山区紫荆关流域为例,基于流域1985、2000、2014年三期土地利用信息及1960~2018年流域内13个雨量站日降雨数据和流域控制断面紫荆关水文站日径流、洪水要素摘录数据,利用ArcGIS计算三期土地利用面积变化,采用线性回归法分析流域水文要素、暴雨洪水要素演变趋势,同时分别使用双累积曲线法、M-K分析法对流域径流量、洪峰流量进行突变分析。结果表明,紫荆关流域土地利用格局趋于稳定,林草地生态系统结构稳定性增强,与现场调研情况相符。紫荆关流域径流量与径流系数呈现下降趋势,1960~1979年年径流系数平均值为0.26,2000~2018年年径流系数平均值仅为0.11,双累积曲线显示年径流量于1998年发生较大突变并趋于稳定。流域内大雨频次及大雨量呈现减少的趋势,而暴雨频次与暴雨量无明显变化趋势,洪水量级与洪水场次均呈现显著下降趋势,在2000年之后流域多发生2年一遇(洪峰流量48 m;/s)以下洪水。洪峰流量于1998年发生突变,突变点前后相同的洪峰流量下洪峰滞时和次洪径流系数均呈现增长趋势。这些均反映了紫荆关流域生态建设活动和水土保持措施对下垫面产汇流特性的影响。
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关键词
土石山区
暴雨洪水演变
生态建设
紫荆关流域
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职称材料
题名
基于机器学习的雨型分类研究:以淠河流域为例
1
作者
付晓娣
阚光远
刘荣华
梁珂
机构
中国水利水电科学研究院
水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心
流域水循环模拟与调控国家重点实验室
水利部京津冀水安全保障重点实验室
北京中水科工程集团有限公司
出处
《水利水电技术(中英文)》
北大核心
2024年第2期101-111,共11页
基金
国家自然科学基金(42271095)
中国水利水电科学研究院十四五“五大人才”计划(JZ0199A032021)
+1 种基金
GHFUND A(ghfund202302018283)
城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室开放基金(HYD2020OF02)。
文摘
【目的】为了提升洪水预报方案的科学性和精度,开展降雨雨型分类,制定不同雨型的预报方案并实施作业预报是一条有效的技术路线。【方法】基于淠河流域2003—2021年37个雨量站逐小时降雨观测数据,利用业界公认的动态时间规划(DTW)算法进行场次降雨雨型分类并作为基准分类结果。在此基础上,分别选取决策树(DT)、长短期记忆神经网络(LSTM)、LightGBM、支持向量机(SVM)四种机器学习方法建立分类模型并检验分类效果。通过调整样本规模,分析不同样本容量对分类效果的影响。【结果】结果表明:四种分类模型中,LightGBM分类精度最高且训练速度快,LSTM和SVM分类精度良好但训练效率相对较低,DT方法分类速度较快但分类精度相对较低。随着样本规模的增大,分类结果逐步稳定,四种方法的分类效果和训练效率逐步提升。【结论】结果验证了机器学习方法在降雨序列雨型分类中具有较强的适用性,可为洪水预报方案分类构建提供技术支撑。
关键词
降雨雨型
时空分布特征
动态时间规划
LightGBM
LSTM
降雨
机器学习
Keywords
rain patterns
spatial and temporal distribution characteristics
dynamic time planning
LightGBM
LSTM
rainfall
machine learning
分类号
TV11 [水利工程—水文学及水资源]
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职称材料
题名
北京市凉水河干流阻水桥梁防洪影响分析
被引量:
1
2
作者
王刚
朱亚峰
王贺然
任明磊
赵丽平
付晓娣
机构
中国水利水电科学研究院
水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心
西藏农牧学院
北京市凉水河管理处
出处
《中国防汛抗旱》
2022年第3期73-78,共6页
基金
国家重点研发计划项目(2018YFC1508003)
国家自然科学基金项目(51809281)。
文摘
凉水河是北京市南分洪重要排洪河道,经过多次治理仍存在多座阻水桥梁易形成卡口,影响汛期行洪安全。基于MIKE11模型对柳广线万泉寺桥、永丰线凉水河桥两座阻水桥梁的防洪影响进行分析。分析结果表明,万泉寺桥、永丰线凉水河桥阻水比分别为29.2%、23.4%,上游最大壅水高度分别为0.206 m和0.726 m,壅水长度分别为3498 m和5136 m,桥梁壅水范围内对沿岸雨水排出有一定的影响。壅水造成开阳路桥梁底净空不足,汛期河道行洪影响桥梁安全。同时阻水桥梁断面平均流速增加0.23~0.84 m/s,导致桥墩附近河槽、岸坡冲刷加剧,影响河岸稳定。
关键词
凉水河
阻水桥梁
防洪影响
MIKE11模型
Keywords
Liangshui River
water-blocking bridges
flood prevention effects
MIKE11 model
分类号
TV131.4 [水利工程—水力学及河流动力学]
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职称材料
题名
北京市凉水河非汛期闸坝控制水位研究及效益分析
被引量:
5
3
作者
王刚
王贺然
乔鹤
付晓娣
赵丽平
朱亚峰
机构
中国水利水电科学研究院
水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心
北京市凉水河管理处
辽宁师范大学
西藏农牧学院
出处
《中国防汛抗旱》
2021年第10期56-60,共5页
基金
国家重点研发计划项目(2018YFC1508003)
国家自然科学基金项目(51809281)。
文摘
凉水河既是北京市"南分洪"重要排洪河道,又是重要的景观河道。随着水生态环境改善和居民亲水需求增长,凉水河功能逐渐由单一的防洪排涝向"防洪、生态、景观、休闲"等多功能综合利用转变。基于MIKE11模型,以不淹没两岸服务通道及壅水不影响上游闸坝调度为原则,经模拟计算提出了主要闸坝非汛期控制运用水位要求,并进行了蓄水效益分析。分析结果表明,洋桥橡胶坝、大红门闸、马驹桥闸、新河闸、张家湾闸非汛期推荐的控制运用水位分别为35.22 m、32.25 m、23.85 m、18.96 m和17.05 m;与敞泄运行相比,可增加蓄水量共约68万m3,增加水面面积2.3万m2,生态环境效益显著。
关键词
凉水河
非汛期水位控制
效益分析
MIKE11
北京市
Keywords
Liangshui River
water level control in non-flood season
benefit analysis
MIKE11
Beijing
分类号
TV698 [水利工程—水利水电工程]
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职称材料
题名
北京市凉水河汛期调度方案研究
被引量:
1
4
作者
王刚
吴楠
付晓娣
任明磊
机构
中国水利水电科学研究院
水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心
出处
《中国市政工程》
2021年第6期42-45,127,共5页
基金
国家重点研发计划项目(2018YFC1508003)
国家自然科学基金项目(51809281)。
文摘
缺水城市河道闸坝调度运用应兼顾防洪和水资源利用要求。凉水河是北京中心城区"南分洪"重要的排洪河道和景观河道,随着水生态环境改善和居民亲水需求增长,河道功能由单一的防洪排涝向"防洪、生态、景观、休闲"等多功能综合利用转变。运用MIKE11模型构建凉水河干流河道一维水动力学模型,模拟计算现状和闸坝水位控制工况下干流河道的水位,分析防洪风险和蓄水效益。结果表明,与汛期现状敞泄运行相比,闸坝控制运用方案不会增加凉水河干流河道防汛风险,但增加蓄水量66.8万m^(3),增加水面面积约1.91万m^(2),生态环境效益显著。
关键词
雨洪资源利用
闸坝控制运用方案
城市河道
MIKE11
Keywords
rainwater&flood resources utilization
gate dam control application scheme
urban rivers
MIKE11
分类号
TV213.9 [水利工程—水文学及水资源]
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职称材料
题名
黄河流域河南段生态保护和高质量发展评价研究
被引量:
10
5
作者
刘娇妹
王刚
付晓娣
于守镇
任明磊
时环生
邓学燊
陈科
机构
中铁第五勘察设计院集团有限公司
中国水利水电科学研究院
水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心
北京市凉水河管理处
出处
《人民黄河》
CAS
北大核心
2023年第7期7-13,共7页
基金
中国铁建股份有限公司科技研发计划项目(70010364)
国家自然科学基金资助项目(51809281)。
文摘
为给黄河流域河南段生态保护和高质量发展的战略需求与实现路径研判提供参考,在剖析生态保护和高质量发展关系及幸福河湖内涵的基础上,从经济高质量发展、社会高质量发展、环境高质量发展3个维度,构建黄河流域河南段生态保护和高质量发展评价指标体系,运用专家赋分法确定各指标权重,采用综合评价模型对2019年黄河流域河南段8个地级市生态保护和高质量发展水平进行测度分析。结果表明:黄河流域河南段生态保护和高质量发展整体为中等水平,还有较大提升空间;在经济、社会、环境3个维度高质量发展评价分值中,经济高质量发展平均为60.50分、环境高质量发展平均为67.28分、社会高质量发展平均为74.96分。总体上黄河流域河南段生态保护对经济、社会高质量发展的支撑不够,从水战略角度提出了采取工程措施、非工程措施支撑生态保护和高质量发展的建议。
关键词
幸福河湖
高质量发展
生态保护
评价指标体系
黄河流域河南段
Keywords
happiness river and lake
high⁃quality development
ecological protection
evaluation system
Henan section of Yellow River Basin
分类号
X826 [环境科学与工程—环境工程]
F127 [经济管理—世界经济]
TV882.1 [水利工程—水利水电工程]
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职称材料
题名
生态建设背景下典型土石山区暴雨洪水演变基本特征研究
被引量:
1
6
作者
李珂
王刚
赵丽平
姜晓明
任明磊
付晓娣
机构
中国水利水电科学研究院
水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心
出处
《水电能源科学》
北大核心
2022年第5期72-75,45,共5页
基金
国家自然科学基金项目(51809281)。
文摘
以太行山典型土石山区紫荆关流域为例,基于流域1985、2000、2014年三期土地利用信息及1960~2018年流域内13个雨量站日降雨数据和流域控制断面紫荆关水文站日径流、洪水要素摘录数据,利用ArcGIS计算三期土地利用面积变化,采用线性回归法分析流域水文要素、暴雨洪水要素演变趋势,同时分别使用双累积曲线法、M-K分析法对流域径流量、洪峰流量进行突变分析。结果表明,紫荆关流域土地利用格局趋于稳定,林草地生态系统结构稳定性增强,与现场调研情况相符。紫荆关流域径流量与径流系数呈现下降趋势,1960~1979年年径流系数平均值为0.26,2000~2018年年径流系数平均值仅为0.11,双累积曲线显示年径流量于1998年发生较大突变并趋于稳定。流域内大雨频次及大雨量呈现减少的趋势,而暴雨频次与暴雨量无明显变化趋势,洪水量级与洪水场次均呈现显著下降趋势,在2000年之后流域多发生2年一遇(洪峰流量48 m;/s)以下洪水。洪峰流量于1998年发生突变,突变点前后相同的洪峰流量下洪峰滞时和次洪径流系数均呈现增长趋势。这些均反映了紫荆关流域生态建设活动和水土保持措施对下垫面产汇流特性的影响。
关键词
土石山区
暴雨洪水演变
生态建设
紫荆关流域
Keywords
earth-rock mountainous area
storm and flood evolution
ecological construction
Zijingguan Basin
分类号
TV122.1 [水利工程—水文学及水资源]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于机器学习的雨型分类研究:以淠河流域为例
付晓娣
阚光远
刘荣华
梁珂
《水利水电技术(中英文)》
北大核心
2024
0
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职称材料
2
北京市凉水河干流阻水桥梁防洪影响分析
王刚
朱亚峰
王贺然
任明磊
赵丽平
付晓娣
《中国防汛抗旱》
2022
1
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职称材料
3
北京市凉水河非汛期闸坝控制水位研究及效益分析
王刚
王贺然
乔鹤
付晓娣
赵丽平
朱亚峰
《中国防汛抗旱》
2021
5
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职称材料
4
北京市凉水河汛期调度方案研究
王刚
吴楠
付晓娣
任明磊
《中国市政工程》
2021
1
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职称材料
5
黄河流域河南段生态保护和高质量发展评价研究
刘娇妹
王刚
付晓娣
于守镇
任明磊
时环生
邓学燊
陈科
《人民黄河》
CAS
北大核心
2023
10
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职称材料
6
生态建设背景下典型土石山区暴雨洪水演变基本特征研究
李珂
王刚
赵丽平
姜晓明
任明磊
付晓娣
《水电能源科学》
北大核心
2022
1
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职称材料
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