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SCS-CN径流模型中CN值确定方法研究 被引量：71
1
作者 符素华 王向亮 +2 位作者 王红叶 魏欣 袁爱萍 《干旱区地理》 CSCD 北大核心 2012年第3期415-421,共7页
径流计算是区域径流量预报和水土资源评价模型中的重要组成部分。SCS-CN径流模型是一种常用的径流计算方法。径流曲线数(CN)是SCS-CN模型中反映降雨前流域特征的一个综合参数。用北京密云石匣3个小区实测降雨径流资料,用平均值法、中值... 径流计算是区域径流量预报和水土资源评价模型中的重要组成部分。SCS-CN径流模型是一种常用的径流计算方法。径流曲线数(CN)是SCS-CN模型中反映降雨前流域特征的一个综合参数。用北京密云石匣3个小区实测降雨径流资料,用平均值法、中值法、算术平均值法、S对数频率分布法以及渐近线法来反推CN值,并用反推的CN值计算了径流深。用模型效率系数、相关系数和合格率比较了这5种方法确定的CN值计算径流深的优劣。结果表明:从模型有效系数来看,渐近线法得到的模型有效系数最好;从相关系数和合格率来看,算术平均值法的结果最好。相对于渐近线法来讲,算术平均值法计算CN简单,因此建议在计算CN值时用算术平均值法。 展开更多
关键词 scs-cn模型 径流曲线数 径流
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基于RF-Informer模型的月径流遥相关预报
2
作者 李继清 谢宇韬 +1 位作者 徐学军 吴亮 《水资源保护》 北大核心 2025年第3期39-45,共7页
为延长中长期径流预报的预见期,提高预报精度,从物理成因上考虑径流的影响因素,在前期降水径流的基础上增加遥相关因子,通过随机森林(RF)模型进行因子选择,引入长时间序列预报中表现良好的Informer模型,构建了月径流预报的RF-Informer模... 为延长中长期径流预报的预见期,提高预报精度,从物理成因上考虑径流的影响因素,在前期降水径流的基础上增加遥相关因子,通过随机森林(RF)模型进行因子选择,引入长时间序列预报中表现良好的Informer模型,构建了月径流预报的RF-Informer模型,并利用该模型对雅砻江流域两河口、锦西、二滩3个水库的入库月径流进行了预报。结果表明:将遥相关因子引入流域月径流预报可以延长预见期,提高预报精度;相较于线性相关法,基于RF模型选择预报因子可以挖掘因子间非线性关系,提升预报效果;与RF-LSTM、RF-SVM、RF-BP神经网络模型相比,RF-Informer模型的误差最小,预报精度最高。 展开更多
关键词 月径流预报 遥相关因子 随机森林模型 Informer模型 雅砻江流域
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基于SCS模型绿色屋顶径流系数变化模拟
3
作者 张启照 申红彬 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第3期8-13,共6页
绿色屋顶作为城市低影响开发与海绵城市建设的重要基础设施之一,如何建立一种简单实用的降雨径流计算方法,并以径流系数为重要指标,进而评价其降雨径流削减效应是一个重要的问题。根据绿色屋顶不同场次降雨径流实测数据,在SCS模型降雨... 绿色屋顶作为城市低影响开发与海绵城市建设的重要基础设施之一,如何建立一种简单实用的降雨径流计算方法,并以径流系数为重要指标,进而评价其降雨径流削减效应是一个重要的问题。根据绿色屋顶不同场次降雨径流实测数据,在SCS模型降雨径流深计算公式的基础上,进一步推导建立了径流系数的计算表达式,并采用事件分析法,通过合理确定初损量以反推计算当时可能最大滞留量,分析当时可能最大滞留量随时间的变化规律。结果表明,初损量与当时可能最大滞留量基本呈线性关系,平均初损率约为0.28;当时可能最大滞留量在降雨期受雨水截留作用会有所减小,随后在非降雨期逐步得到恢复,且总体呈现出初始恢复速率较快、随后逐渐降低、最后趋近于0的变化趋势,据此推导建立了当时可能最大滞留量随时间(包括降雨期与非降雨期)变化的计算表达式。基于SCS模型径流深与径流系数计算公式,结合绿色屋顶当时可能最大滞留量随时间变化的计算表达式,对绿色屋顶不同场次降雨径流深与径流系数进行连续演算模拟,并分别采用确定性系数R2与Nash-Sutcliffe效率系数NSE对模型效果进行评价。结果表明,不同场次降雨径流深与径流系数计算值与实测值的变化趋势基本吻合,相应R2值分别为0.93、0.85,NSE值分别为0.94、0.85,具有良好的模拟效果。 展开更多
关键词 绿色屋顶 SCS模型 事件分析法 当时可能最大滞留量 径流系数
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基于多模型融合的椒江流域季节性径流集合预报 被引量：1
4
作者 周鹏 许月萍 +3 位作者 周欣磊 刘莉 梁霄 郭玉雪 《水利水电科技进展》 北大核心 2025年第3期62-69,共8页
为提高季节性径流预报能力,分别耦合数值天气预报与新安江模型、分布式水文-土壤-植被(DHSVM)模型和长短期记忆网络(LSTM)模型对浙江省椒江流域2012—2020年的月径流量进行集合预报,采用等权重、不等权重和BP神经网络等不同方法对预报... 为提高季节性径流预报能力,分别耦合数值天气预报与新安江模型、分布式水文-土壤-植被(DHSVM)模型和长短期记忆网络(LSTM)模型对浙江省椒江流域2012—2020年的月径流量进行集合预报,采用等权重、不等权重和BP神经网络等不同方法对预报结果进行融合,比较了不同融合方法的预报效果与单一模型的最优预报效果。结果表明:BP神经网络融合法显著提高了预报精度,明显优于其他方法,并在春、夏、秋、冬4个季节都大幅延长了有效预见期,能够为流域水资源管理与利用提供更为准确的水情预报信息。 展开更多
关键词 季节性径流预报 新安江模型 DHSVM模型 LSTM模型 多模型融合 椒江流域
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基于多模型集成的和田河流域中长期融雪径流预测
5
作者 刘东琪 何厚军 +3 位作者 邱禹 王蕊 李胜阳 王文 《人民长江》 北大核心 2025年第5期97-104,120,共9页
融雪径流是西北干旱地区水资源的重要组成部分,准确的径流预测是水资源管理工作的基础。利用2001~2023年新疆和田河流域MODIS积雪资料和实测流量资料,以积雪覆盖率、雪线高度与大尺度气象-气候指数等作为预报因子,通过主成分分析筛选出... 融雪径流是西北干旱地区水资源的重要组成部分,准确的径流预测是水资源管理工作的基础。利用2001~2023年新疆和田河流域MODIS积雪资料和实测流量资料,以积雪覆盖率、雪线高度与大尺度气象-气候指数等作为预报因子,通过主成分分析筛选出主要预报因子,然后采用多元回归分析、支持向量机和随机森林3种方法建立和田河流域两断面融雪径流的数据驱动模型,再基于Stacking融合算法对上述模型进行集成,建立集成预报模型进行融雪径流预测。结果表明:3种模型在中长期融雪径流预报上均具有较好的预报效果,且随机森林模型预报精度整体优于多元回归模型和支持向量回归模型;基于Stacking融合算法,将多元回归模型、支持向量机模型和随机森林模型融合后的集成模型性能优于单一模型,预测精度得以提升,RMSE从0.308 m^(3)/s降低至0.240 m^(3)/s,MAE从0.227 m^(3)/s降低至0.188 m^(3)/s,R^(2)从0.864提升至0.874。研究成果可为西北地区水资源分配与调度、洪涝灾害防御等提供参考。 展开更多
关键词 融雪径流 积雪覆盖率 多模型集成 数据驱动模型 Stacking算法 和田河流域 新疆
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CEEMDAN-Pyraformer-LSS模型在永定河径流预测中的应用
6
作者 孙祥瑜 王超 +4 位作者 杨一旸 张利娜 蔡思宇 康龙熙 王浩 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2025年第2期363-374,共12页
为应对径流预测中多尺度性和模型复杂性对实时预测的影响,提出一种新型径流预测模型CEEMDANPyraformer-LSS,以确保模型的鲁棒性。利用自适应噪声完备集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive no... 为应对径流预测中多尺度性和模型复杂性对实时预测的影响,提出一种新型径流预测模型CEEMDANPyraformer-LSS,以确保模型的鲁棒性。利用自适应噪声完备集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)技术将复杂径流序列分解为多个本征模态函数,有效去除噪声并提高数据平稳性。利用金字塔注意力模型(Pyraformer)的多头自注意力机制对这些分解后的数据进行高效特征提取和预测。为增强模型在处理噪声和突发事件时的鲁棒性和适应性,结合局部随机敏感性(localized stochastic sensitivity,LSS)函数,动态调整对最新数据点和异常值的敏感度。针对永定河4个关键断面开展应用研究,结果表明:CEEMDAN-Pyraformer-LSS模型在径流预测中精度达到95%。与LSTM、BP模型相比,基于Pyraformer的预测模型在水资源管理和防洪预警等实际应用场景实现了高效性和鲁棒性。 展开更多
关键词 降雨径流 实时预测 机器学习 金字塔注意力模型 局部随机敏感性
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基于CEEMDAN-FESC-OVMD-Transformer耦合模型的长江上游月径流预测
7
作者 徐嘉远 邹磊 +2 位作者 张利平 王飞宇 夏军 《水资源保护》 北大核心 2025年第4期197-209,共13页
为提升水文要素非一致性变异背景下的长江上游月径流预测精度,基于宜昌与寸滩水文站1961—2022年逐月径流数据,构建了基于自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)、模糊熵(FE)、谱聚类(SC)、最优变分模态分解(OVMD)与Transformer深度... 为提升水文要素非一致性变异背景下的长江上游月径流预测精度,基于宜昌与寸滩水文站1961—2022年逐月径流数据,构建了基于自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)、模糊熵(FE)、谱聚类(SC)、最优变分模态分解(OVMD)与Transformer深度学习模型耦合的CEEMDAN-FESC-OVMD-Transformer混合预测模型对长江上游月径流进行模拟预测。结果表明:CEEMDAN-FESC-OVMD-Transformer混合预测模型在宜昌与寸滩水文站具有较好的月径流预测效果,训练期纳什效率系数高于0.9,测试期纳什效率系数分别达到0.84与0.89;CEEMDAN-FESC-OVMD分解框架可提升汛期峰值流量预测精度;OVMD二次分解结构可有效降低月径流高频序列复杂度,提升径流的预测稳定性。 展开更多
关键词 月径流预测 CEEMDAN VMD Transformer 耦合模型 长江上游
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基于嵌套主成分回归模型的长江源区径流重建
8
作者 姜晓萱 王文卓 +2 位作者 袁喆 霍军军 周涛 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第3期202-210,共9页
基于嵌套主成分回归模型,重建了长江源区公元1433—2002年的天然年径流序列,探讨了其历史变化特征与干湿事件演变及周期性波动。利用树轮数据及径流观测数据,结合模型评估指标(CRSQ、VRSQ、RE、CE),证明了该模型的重建精确性。研究结果... 基于嵌套主成分回归模型,重建了长江源区公元1433—2002年的天然年径流序列,探讨了其历史变化特征与干湿事件演变及周期性波动。利用树轮数据及径流观测数据,结合模型评估指标(CRSQ、VRSQ、RE、CE),证明了该模型的重建精确性。研究结果表明,在过去570 a中,长江源区年径流量整体呈显著波动,识别出6个湿润期与9个干旱期,其中1451—1510年和1596—1645年是最长的湿润期,1848—1903年是持续时间最长的干旱期。重建时期的干旱与长江流域青藏高原等地区的干旱时期较为吻合,表明长江源区重建径流变化能够反映大尺度的气候波动。此外,长江源区重建径流序列存在4~8、16~32、50~100、100~200 a的显著周期性波动,可能受ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)、东亚夏季风(EASM)变化、太平洋年代际振荡(PDO)及大西洋多年代际振荡(AMO)共同驱动,也反映了全球气候长期变化及青藏高原冰川与积雪消融趋势的影响。 展开更多
关键词 径流量 重建 树木年轮 嵌套主成分回归模型 长江源区
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基于改进SRM模型的西北干旱区融雪径流模拟研究
9
作者 李斐 黄永庭 +2 位作者 朱彦儒 王亚楼 王水献 《水文》 北大核心 2025年第1期16-21,共6页
积雪融水是西北干旱区水资源的重要组成部分,准确模拟融雪径流过程对西北干旱区水资源管理和规划具有重要意义。本研究以新疆开都河流域上游为研究区,通过设置径流判定阈值与径流放大函数对SRM模型进行改进,以补充考虑地下水对径流过程... 积雪融水是西北干旱区水资源的重要组成部分,准确模拟融雪径流过程对西北干旱区水资源管理和规划具有重要意义。本研究以新疆开都河流域上游为研究区,通过设置径流判定阈值与径流放大函数对SRM模型进行改进,以补充考虑地下水对径流过程的影响。在此基础上,拟定不同正积温、径流系数以及退水系数组合下的模型参数方案,使用2000—2009年实测径流数据进行参数率定与模型验证。结果表明:改进的SRM模型对研究区冬季径流过程模拟精度明显提高,而基于最高气温分段函数的正积温估算方案以及基于降水量分段函数的径流系数确定方案均可明显提高模型模拟精度。研究成果可为西北干旱区的水文预报以及水资源管理提供参考。 展开更多
关键词 SRM模型 融雪径流 开都河上游
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基于SWAT模型的葫芦河流域土地利用方式对径流的影响
10
作者 赵汉文 张强华 +1 位作者 黄清梅 马金珠 《兰州大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期312-318,共7页
为探讨葫芦河流域土地利用变化对地表水文过程的作用,构建SWAT分布式水文模型,对流域下游秦安站2011-2020年的逐月径流量进行模拟,设置极端土地利用情景,定量评估土地利用类型对径流的影响.结果表明,SWAT模型对葫芦河流域径流模拟精度较... 为探讨葫芦河流域土地利用变化对地表水文过程的作用,构建SWAT分布式水文模型,对流域下游秦安站2011-2020年的逐月径流量进行模拟,设置极端土地利用情景,定量评估土地利用类型对径流的影响.结果表明,SWAT模型对葫芦河流域径流模拟精度较高,有良好的适用性;相较自然状况,极端耕地和极端林地情景下,年均径流量分别增加0.07%和0.71%,极端草地情景下,年均径流量减少0.53%;耕地促进了流域地表径流的增加,草地和林地抑制了径流的增加;草地和林地均表现有“削峰补枯”的径流调节作用,其中林地调节作用更明显,其枯水期增补量(8.17 m^(3)/s)多于丰水期削减量(6.44 m^(3)/s);耕地扩大了流域主要产流区,林地减少了主要产流区.土地利用变化对流域径流过程影响显著,耕地加剧了径流年内分配的丰枯差距,草地和林地缓和了这一差距. 展开更多
关键词 SWAT模型 土地利用 径流 削峰补枯 葫芦河流域
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基于BO-LSTM的排露沟流域气象水文演变分析及径流预测模型建立 被引量：1
11
作者 康永德 陈佩 +3 位作者 许尔文 任小凤 敬文茂 张娟 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第4期1-11,共11页
【目的】为揭示祁连山排露沟流域水文情势演变特征,并且为流域未来的水资源管理和优化配置提供依据和参考【方法】根据祁连山野外观测站2000—2019年实测径流和水文资料,采用线性趋势法、Pettitt检验、小波分析等方法,开展了降水与气温... 【目的】为揭示祁连山排露沟流域水文情势演变特征,并且为流域未来的水资源管理和优化配置提供依据和参考【方法】根据祁连山野外观测站2000—2019年实测径流和水文资料,采用线性趋势法、Pettitt检验、小波分析等方法,开展了降水与气温对径流量变化的影响,并建立了BO-LSTM排露沟流域径流预测模型。【结果】结果显示:(1)2000—2019年排露沟流域降水、气温和径流呈现两段式的上升趋势,分界点在2010年,降水和径流,第一阶段上升趋势均高于第二阶段,斜率依次为10.74、3.16;气温则相反,第二阶段高于第一阶段,斜率为0.11。并且降水、气温和径流的MK突变检验z值均大于0。(2)降水量在5—10月对径流量变化的贡献率较大;而气温在12月—次年4月对径流变化的贡献率大。(3)排露沟流域气温主要有3 a、14 a两个主周期,其中第一主周期为14 a;径流存在19 a、9 a和3 a三个主周期,其中第一主周期为19 a;降水主要存在4 a、11 a两个主周期,第一主周期为11 a。(4)BO-LSTM排露沟径流预测模型,精度R 2为0.63,均方根误差为14047 m 3,模型在径流量较小月份的预测精度大于径流量较大的月份。【结论】近20年来排露沟流域的降水、气温及径流均呈上升趋势;排露沟流域径流、降水及气温均存在明显的周期性;气温和降水是影响排露沟流域径流的重要因素;径流预测模型可以适用于排露沟流域。上述研究结果为祁连山水资源效应研究和内陆河流域水资源预测提供科学支撑。 展开更多
关键词 水文 水资源 径流演变 排露沟流域 径流预测 神经网络 LSTM(Long Short-Term Memory)模型 贝叶斯优化算法
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基于改进SCS-CN模型的降水径流预测 被引量：1
12
作者 王婉婉 周超 +1 位作者 杜富慧 王振龙 《安徽农学通报》 2024年第1期100-105,共6页
本文利用淮北平原五道沟实验站1972—2021年降水径流106场实测资料,以径流曲线模型(SCS-CN)为基础,确定了该地区的径流曲线数(CN值),对模型参数进行了敏感性分析,引入降水量与前期影响雨量优化模型主要参数(CN值),验证期(2010—2021年)... 本文利用淮北平原五道沟实验站1972—2021年降水径流106场实测资料,以径流曲线模型(SCS-CN)为基础,确定了该地区的径流曲线数(CN值),对模型参数进行了敏感性分析,引入降水量与前期影响雨量优化模型主要参数(CN值),验证期(2010—2021年)借助模型效率系数E、R^(2)及RE对传统SCS-CN模型及改进后模型进行可靠性检验。结果表明:(1)降水量P和初损率λ为定值时,CN值越大,对径流预测结果的影响越大;计算径流量Q随初损率λ的增大呈减小趋势;随着CN值增大,计算径流量Q及初损率λ对CN值的变化敏感性越低;当降水量越大时,初损率λ对降水量的敏感性越低,初损率λ的取值对计算径流结果的影响可以忽视。(2)参数优化后的SCS模型中的R^(2)=0.864,E=0.780,模型总体平均相对误差为26.67%,标准SCS-CN模型的R^(2)=0.782,E=0.230,模型总体平均相对误差为366.67%,改进后模型评价指标均高于标准SCS-CN模型,对研究区的径流预测更具有适用性。 展开更多
关键词 径流曲线模型 降水径流 前期影响雨量 初损率
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基于效益风险均衡的径流组分模型优选准则
13
作者 丁小玲 胡维忠 +2 位作者 唐海华 罗斌 冯快乐 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第6期21-28,35,共9页
径流组成成分识别是水文分析的一项重要内容,但目前在组分模型形式选择方面仍缺乏统一的准则,导致建模时组分类型及分离顺序难以确定。考虑突变、趋势、周期成分等组分类型,构建不同的线性叠加模型对变化长度径流序列的组成成分进行动... 径流组成成分识别是水文分析的一项重要内容,但目前在组分模型形式选择方面仍缺乏统一的准则,导致建模时组分类型及分离顺序难以确定。考虑突变、趋势、周期成分等组分类型,构建不同的线性叠加模型对变化长度径流序列的组成成分进行动态识别,在分析不同模型的识别精度及其随时间变化特征的基础上,提出了基于效益风险均衡的径流组分模型选择准则。以金沙江下游屏山站1956—2010年的径流序列为实例,对所提模型选择准则进行了应用分析。结果表明,径流成分识别受到模型形式和序列长度的共同影响,识别精度越高的模型在应对序列长度变化时具有相对越低的稳定性,所提准则为径流组分模型选择提供了一种均衡考量识别精度(效益)和稳定性(风险)的思路。 展开更多
关键词 径流组分模型 选择准则 线性叠加模型 效益风险均衡 变化径流序列
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基于Budyko和abcd模型的黑河上游径流变化归因分析
14
作者 张苏娜 牛最荣 贾玲 《水土保持研究》 北大核心 2025年第5期69-79,共11页
[目的]探究变化环境下黑河流域径流演变规律和驱动因素,量化各影响因素对流域径流变化的贡献率,以期为黑河上游水资源开发利用提供科学依据。[方法]采用Mann-Kendall突变检验、Budyko和abcd水文模型等研究方法,分析了黑河上游1980—202... [目的]探究变化环境下黑河流域径流演变规律和驱动因素,量化各影响因素对流域径流变化的贡献率,以期为黑河上游水资源开发利用提供科学依据。[方法]采用Mann-Kendall突变检验、Budyko和abcd水文模型等研究方法,分析了黑河上游1980—2023年的径流量演变规律及其驱动因素。[结果](1)黑河上游径流集中期推迟,年内各月径流量差异性减小,径流年内分配渐趋均匀化,径流量在年尺度上经历了平枯期—平水期—丰平期的波动变化,但总体呈增加趋势。(2)祁连、札马什克、莺落峡站径流量分别在2003年、2005年、2005年发生了突变,突变后径流量较突变前分别增加11.33%,35.30%和19.54%;突变后降水、潜在蒸发对径流的贡献在减弱,气温对径流的贡献在增加。(3)径流对降水变化的敏感性最高,其次为下垫面和潜在蒸发;Budyko和abcd水文模型模拟得出气候变化对径流变化的贡献率分别为58.47%和86.85%,降水是导致径流增加的主要气候因素,人类活动中林地面积的减少对径流增加有促进作用。[结论]黑河上游径流量呈显著增加趋势,气候变化对径流变化的贡献率超过50%,气候变化是引起黑河上游径流变化的主要驱动因素。 展开更多
关键词 径流变化 气候变化 Budyko模型 abcd水文模型 黑河上游
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基于ARMAX-GARCH模型的长江中下游区域径流模拟研究
15
作者 郭淑慧 谭森明 曾凌 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第7期80-87,共8页
径流模拟的准确性对水文预报、水资源管理及流域防洪具有十分重要的意义。当前国内外关于径流模拟主要采用水文模型法、统计学方法、机器学习等方式,其中ARMAX-GARCH时间序列模型属于数理统计类方法,具有所需资料少、便于操作以及能够... 径流模拟的准确性对水文预报、水资源管理及流域防洪具有十分重要的意义。当前国内外关于径流模拟主要采用水文模型法、统计学方法、机器学习等方式,其中ARMAX-GARCH时间序列模型属于数理统计类方法,具有所需资料少、便于操作以及能够描述非线性过程等优点,已逐渐应用于水文过程模拟中。针对长江中下游区域,洞庭湖、汉江、鄱阳湖相继汇入长江中下游干流,主干流及支流的径流过程之间产生相互影响,错综复杂的干支流水量交换关系也加大了该区域径流模拟的难度,利用时间序列模型ARMAX-GARCH,首先对不同径流序列进行互相关性分析,将与模拟目标站相关性较强的径流序列作为外生变量加入模型,进而模拟目标站点径流过程。本文对长江中下游区域宜昌、城陵矶、汉口、仙桃、湖口、大通水文站的径流进行模拟,宜昌、城陵矶、仙桃和湖口站径流序列建立ARMA-GARCH模型,对汉口和大通站径流序列建立ARMAX-GARCH模型,结果显示模型模拟径流序列效果较好,且能够有效考虑到与目标水文站相关性较强的径流序列的影响;并分析了三峡水库的建设对下游径流均值的影响作用,主要表现为削弱了下游干流的极端径流事件并且该效应顺着水流方向逐渐减弱。研究印证了采用时间序列模型模拟径流的可行性,并为具有复杂江湖关系区域的水文模拟预报提供重要参考。 展开更多
关键词 长江中下游区域 ARMAX-GARCH模型 径流模拟 江湖关系 三峡水库
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缺资料地区可解释性混合机器学习模型中长期径流预报
16
作者 由宇军 白云岗 +4 位作者 卢震林 张江辉 曹彪 李文忠 余其鹰 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第7期52-59,共8页
在无资料地区气象、水文等观测资料缺乏,影响径流预报的准确性,直接影响水文预报和防汛抗旱工作的开展。分析无资料地区现有的降水、气温和径流数据在中长期预报中的适用性,进而实现径流预报非常重要。分别采用卷积神经网络算法(CNN)、... 在无资料地区气象、水文等观测资料缺乏,影响径流预报的准确性,直接影响水文预报和防汛抗旱工作的开展。分析无资料地区现有的降水、气温和径流数据在中长期预报中的适用性,进而实现径流预报非常重要。分别采用卷积神经网络算法(CNN)、双向门控循环神经网络(BiGRU)、注意力机制(Attention)和优化粒子群算法(IPSO)构建CNN-BiGRU-Attention、IPSO-CNN-BiGRU-Attention组合模型,再与门控循环单元模型(GRU)和ABCD水量平衡模型进行对比分析,并在玉龙喀什河进行综合评估,并结合SHAP可解释性机器学习方法探究最优模型中输入特征对径流影响的贡献程度。结果表明:加入降水和气温的组合模型IPSO-CNN-BiGRU-Attention预测精度整体优于CNN-BiGRU-Attention、GRU模型,与实际值能够较好地吻合;随着预见期的增加,提出的组合模型在验证期内均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)、平均绝对百分误差(MAPE)、纳什效率系数(NSE)分别为2.11、1.32 m^(3)/s、73.76%和0.94,并且在前3个月预报精度最高。该方法在缺资料地区月径流预报中具有较好的效果。 展开更多
关键词 径流预报 缺资料地区 SHAP可解释性机器学习方法 组合模型IPSO-CNN-BiGRU-Attention 预测精度
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修正SWAT模型在喀斯特小流域的径流模拟研究——以羊鸡冲小流域为例 被引量：3
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作者 杨丽 杨广斌 +1 位作者 李亦秋 李蔓 《中国岩溶》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期291-301,共11页
在贵州喀斯特地区,地表径流通过土壤裂隙、岩溶管道等途径流失,限制了地表径流的形成。文章以龙里羊鸡冲小流域为研究区,基于2013-2019年的实测数据,修正SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型的裂隙流模块,修改了裂缝入渗的表示方... 在贵州喀斯特地区,地表径流通过土壤裂隙、岩溶管道等途径流失,限制了地表径流的形成。文章以龙里羊鸡冲小流域为研究区,基于2013-2019年的实测数据,修正SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型的裂隙流模块,修改了裂缝入渗的表示方法,对修正前后的日径流模拟进行对比分析。结果表明:率定期内纳什系数由0.32提升到0.60,决定系数由提高0.37提升到0.58。在验证期内,纳什系数由0.52提高到0.55,决定系数由0.56提高到0.60,修正后的模型与原模型相比具有更好的适用性。修正后模型的径流时间序列与实测数据更吻合,能合理估算研究区的入渗水量,为喀斯特小流域的水资源管理提供参考依据。 展开更多
关键词 SWAT模型修正 喀斯特小流域 土壤裂隙模块 径流模拟
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分解集成模型在径流预报领域的研究进展 被引量：2
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作者 徐腾 刘家栋 +1 位作者 南统超 鲁春辉 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1021-1032,共12页
气候变化致使流域水文状况发生较大改变,传统水文模型已不足以精准捕捉日径流序列的复杂动态过程。分解集成模型作为一种能有效处理非线性、非平稳径流预报的混合模型,尚缺乏系统的研究总结,在一定程度上限制了其在径流预报领域的发展... 气候变化致使流域水文状况发生较大改变,传统水文模型已不足以精准捕捉日径流序列的复杂动态过程。分解集成模型作为一种能有效处理非线性、非平稳径流预报的混合模型,尚缺乏系统的研究总结,在一定程度上限制了其在径流预报领域的发展与应用。因此,本文综述了分解集成模型的理论基础、应用发展及现实问题,分类总结了主流算法的应用流程,展望了其未来的研究方向。结果表明:①分解集成模型可以有效地处理非线性、非平稳的径流预报;②不同的分解集成模型在径流预报中的适用性有所差异,需根据具体情况选择合适的模型结构和参数设置;③分解集成模型面临模态混叠、边界效应和数据泄露等问题,可尝试通过建立更复杂的耦合模型和改进分解策略缓解。分解集成模型在径流预报中展现出了良好的性能和广阔的应用前景,但仍需通过进一步优化算法解决实际问题,以提升模型的准确性和可靠性,为应对复杂水文变化提供更加可靠的预报工具。 展开更多
关键词 分解集成模型 径流预报 水文模型 非平稳径流 混合模型
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径流曲线数(SCS-CN)模型估算黄土高原小流域场降雨径流的改进 被引量：20
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作者 王红艳 张志强 +3 位作者 查同刚 朱聿申 张建军 朱金兆 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第8期71-79,共9页
径流曲线数(SCS-CN)是预测场降雨地表径流常用的水文模型之一,由于其基本假设合理、参数易于获得而被广泛应用。然而,由于流域径流的形成受广泛存在空间或时间异质性的地形、地貌、土壤、气象、植被以及土地利用等多种因素的影响,按照... 径流曲线数(SCS-CN)是预测场降雨地表径流常用的水文模型之一,由于其基本假设合理、参数易于获得而被广泛应用。然而,由于流域径流的形成受广泛存在空间或时间异质性的地形、地貌、土壤、气象、植被以及土地利用等多种因素的影响,按照标准径流曲线数模型估算的场降雨径流与实测径流相差可能很大。因此,针对特定区域、特定流域对该模型进行相应的修正是提高其径流预测精度的有效途径。本文于晋西黄土区吉县蔡家川分别以农田草地、人工林和次生林为主的3个典型小流域为对象,将2004—2011年实测的场降雨径流数据分为模型参数率定期(2004—2009年)和验证期(2010—2011年),对比标准SCS-CN模型和修正的SCS-CN模型(包括降雨量修正,降雨量与降雨强度修正,降雨量、降雨强度和初损率优化修正)预测场降雨径流的可靠性。结果表明:1)标准SCS-CN预测小流域场降水径流时,精度极差,模型拟合效率系数(E)均小于0;2)采用降雨量修正CN值预测流域地表径流精度优于标准模型,但对于小径流事件而言,预测结果会偏大,对于大径流事件,预测结果会偏小;3)基于优化降雨强度修正因子β和初损率λ模型可以提高以农田草地和人工林为主2个小流域的径流预测精度。对于以次生林为主的流域而言,仅通过降雨量修正CN值即可提高模型的预测精度,E可达0.79。反映流域储水特征的初损率λ,人工林为主的流域最小,为0.069,农田草地为主的流域次之,为0.189,次生林为主的流域,为0.200,表明次生林流域具有较好的储水效果。 展开更多
关键词 scs-cn 降雨 地表径流 黄土高原
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考虑植被根系深度动态变化的VIC径流模拟模型 被引量：2
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作者 张珂 戴钰 +3 位作者 刘林鑫 牛杰帆 毕可心 李志琳 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期28-34,51,共8页
为了提高干旱半干旱地区植被变化影响下的水文模型模拟精度,结合植物根系的垂直分布与气候、土壤条件,提出了基于流域气象和土壤性质等下垫面特征的流域根系平均深度估算方法,以黄土高原地区无定河流域为例,构建了考虑植被根系深度动态... 为了提高干旱半干旱地区植被变化影响下的水文模型模拟精度,结合植物根系的垂直分布与气候、土壤条件,提出了基于流域气象和土壤性质等下垫面特征的流域根系平均深度估算方法,以黄土高原地区无定河流域为例,构建了考虑植被根系深度动态变化的可变下渗容量(VIC)径流模拟模型(VIC-DR模型)。将该模型径流模拟结果与有汇流演算的VIC模型(VIC-R模型)结果进行比较。结果表明:与VIC-R模型相比,VIC-DR模型模拟精度显著提高,VIC-DR模型对无定河流域月尺度、日尺度径流量模拟结果的纳什效率系数分别提高了10.6%和8.7%,相对误差分别下降了15.4%和5.1%,与实测值相关系数均大于0.6;VIC-DR模型的模拟结果符合流域实际情况,模型适用性良好。 展开更多
关键词 VIC模型 动态植被根系参数 径流模拟 无定河流域
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