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基于透明水文地质模型的工作面顶板水害预警研究 被引量:2
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作者 连会青 晏涛 +4 位作者 尹尚先 徐斌 康佳 周旺 闫国成 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期259-271,共13页
我国西部矿区因地质条件复杂,煤层顶板水害问题日渐突出,传统水害预警手段难以有效应对这一挑战。为解决水害预警中指标选取、预警方法及标准构建等核心问题,系统开展了顶板水害预警的基础理论研究、关键技术分析及智能化平台建设工作... 我国西部矿区因地质条件复杂,煤层顶板水害问题日渐突出,传统水害预警手段难以有效应对这一挑战。为解决水害预警中指标选取、预警方法及标准构建等核心问题,系统开展了顶板水害预警的基础理论研究、关键技术分析及智能化平台建设工作。首先,在传统透明地质模型基础上提出了透明水文地质模型的概念,引入动态更新功能并明确其设计实现思路;其次,基于顶板水害发育“3阶段”机理分析,提出指标选择应遵循约束性、独立性和持续性“3原则”,确定了地表水特征、含水层结构及性质、隔水层结构及性质、采动影响围岩运移特征及水文要素动态变化特性5大类主要影响因素,共从中提取出14项可量化指标构成顶板水害预警指标体系;根据已有事故案例、现场水文观测数据变化规律和相关标准规范,提出由4个预警指标参与的智能水害预警方法,划分出4个等级的预警级别、标准和应对措施;以透明水文地质模型为逻辑底层,内嵌预警指标、方法、标准和多态接口,集成开发了具备3个层级、6个核心功能的顶板水害智能化预警平台,该平台通过触发器和轮询的混合预警机制,实现了多指标综合评价与预警;最后,平台在西部某煤矿进行了为期1 a的示范应用,期间成功发出15次预警信息,其中10次为监测设备异常预警,5次为水害信息预警,所有预警均提前采取了有效应对措施。结果表明:该平台的应用验证了预警指标、方法、标准和平台的有效性与适用性。未来的研究可进一步优化预警模型和数据分析方法,以提升平台的预警精度和响应速度。 展开更多
关键词 透明水文地质模型 顶板水害 预警指标体系 预警方法 智能化预警平台
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基于不同目标函数的WRF-Hydro模型参数敏感性研究 被引量:1
2
作者 谷黄河 石怀轩 +2 位作者 孙敏涛 丁震 顾苏烨 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第1期61-69,共9页
水文与气象预报相结合可以有效提高洪水预报的精度和延长预见期,陆气耦合模型已成为水文气象学者研究的重点。WRF-Hydro模型作为新一代分布式陆气耦合模型在多尺度洪水预报中具有广阔的应用前景,但由于各物理过程参数化方案复杂,模型计... 水文与气象预报相结合可以有效提高洪水预报的精度和延长预见期,陆气耦合模型已成为水文气象学者研究的重点。WRF-Hydro模型作为新一代分布式陆气耦合模型在多尺度洪水预报中具有广阔的应用前景,但由于各物理过程参数化方案复杂,模型计算量大,对该模型的参数敏感性研究还不充分,也影响着模型的模拟精度。研究以湿润区的新安江上游屯溪流域为研究对象,构建多个单目标和多目标函数,并结合Morris全局参数敏感性分析方法,探究了WRF-Hydro模型在不同目标函数下的参数敏感性。结果表明:土壤参数(DKSAT、SMCMAX、BEXP)主要影响壤中流和地表径流,对径流量影响显著,尤其DKSAT最为敏感,直接影响水在土壤中的下渗速度,增大时基流量显著增高而洪峰流量则明显降低;产流参数(SLOPE、REFKDT)主要影响地表径流和基流分配,对洪水过程线形状有重要影响;河道汇流参数ManN影响汇流速度并主要控制峰现时间;植被参数MP对于总水量有一定影响;坡面汇流参数OVROUGHRTFAC和地下水参数Zmax则最不敏感。不同目标函数下的参数敏感性顺序和最优参数取值有一定差异,单目标函数中以相对误差为优化目标会更侧重于全年径流总量和低流量部分的模拟精度,而以效率系数和Kling-Gupta系数为目标则更侧重于场次洪水和高流量部分的模拟效果;基于几个单目标函数组合的多目标函数综合考虑了不同目标函数的影响,结果在一定程度上优于单目标函数。研究可为合理确定WRF-Hydro模型参数优化策略提供参考。 展开更多
关键词 wrf-hydro模型 Morris法 敏感性分析 多目标函数 洪水预报
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CASC2D水文模型参数全局敏感性分析
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作者 李晓英 张金辉 赵洪杰 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第6期111-117,共7页
目前CASC2D水文模型的调整参数工作主要为人工试错法,缺乏模型参数的全局敏感性分析。为解决此问题,研究采用Sobol指数法,以贺兰山东麓流域苏峪口水文站以上区域为研究区,基于洪峰峰现时间、洪峰流量以及确定性系数3个指标,对CASC2D水... 目前CASC2D水文模型的调整参数工作主要为人工试错法,缺乏模型参数的全局敏感性分析。为解决此问题,研究采用Sobol指数法,以贺兰山东麓流域苏峪口水文站以上区域为研究区,基于洪峰峰现时间、洪峰流量以及确定性系数3个指标,对CASC2D水文模型的8个主要参数进行全局敏感性分析。结果表明:对峰现时间指标全局影响最大的3个参数分别为饱和水力传导度K_(s)、河道糙率系数n_(c)以及土壤缺水量M_(d),且3个参数与峰现时间指标呈正相关关系;对洪峰流量指标和确定性系数指标全局影响最大的3个参数为饱和水力传导度K_(s)、毛细管压力水头H_(c)以及河道糙率系数n_(c),且参数与洪峰流量指标呈正相关关系;而饱和水力传导度K_(s)与确定性系数呈负相关关系,毛细管压力水头H_(c)以及河道糙率系数n_(c)与确定性系数呈正相关关系。由于存在参数间的互相影响,在参数率定过程中需要根据一阶影响指数、总效应指数结果得到的各参数独立敏感度和互相影响程度,对参数变化方向和变化范围进行合理选择。研究成果可为模型参数率定工作提供参考。 展开更多
关键词 Sobol指数法 全局敏感性分析 CASC2D水文模型 参数率定
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基于分布式水文水动力耦合模型的秦淮河流域洪水模拟 被引量:2
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作者 王雨洁 李致家 +1 位作者 姚成 牛颢然 《河海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期11-18,114,共9页
为更准确地模拟秦淮河流域洪水演进情况,采用松散耦合方法,结合水文、水动力过程,构建了分布式水文模型与一维、二维水动力耦合模型,该模型在上游采用网格新安江模型,下游则结合一维与二维水动力模型模拟复杂水流动态,在河道采用一维模... 为更准确地模拟秦淮河流域洪水演进情况,采用松散耦合方法,结合水文、水动力过程,构建了分布式水文模型与一维、二维水动力耦合模型,该模型在上游采用网格新安江模型,下游则结合一维与二维水动力模型模拟复杂水流动态,在河道采用一维模型,在主要城区采用二维模型进行模拟,形成全流域的分布式水文水动力耦合模型。验证结果表明:该模型能够有效模拟2015-2020年间的5场洪水,模拟结果的平均纳什效率系数达0.932,验证了模型的高精度与可靠性。以20200713号洪水为例模拟了下游南京市城区的淹没情况,发现秦淮河下游城区多处区域(如郑淮路、凤凰东街、武定门闸区域等)存在显著淹没风险,最大淹没水深均超过0.5m。 展开更多
关键词 水文水动力耦合模型 洪水淹没模拟 网格新安江模型 秦淮河流域
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水文模型在生态系统水文服务评估中的应用综述 被引量:1
5
作者 徐子萱 郑华 马金锋 《水生态学杂志》 北大核心 2025年第1期166-176,共11页
阐述了生态系统水文服务的内涵和表征要求,并通过分析水文模型的输出指标,梳理其与生态系统水文服务之间的映射关系,明确水文模型可以支撑的生态系统服务类型;系统总结多种水文模型在评估生态系统水文服务(供给服务、调节服务、文化服... 阐述了生态系统水文服务的内涵和表征要求,并通过分析水文模型的输出指标,梳理其与生态系统水文服务之间的映射关系,明确水文模型可以支撑的生态系统服务类型;系统总结多种水文模型在评估生态系统水文服务(供给服务、调节服务、文化服务和支持服务)中的应用进展,指出不同水文模型在原理、输出指标、时空尺度及可评估的生态系统服务类型上的差异;强调了水文模型在预测生态系统水文服务变化、探究服务形成机理及流域管理服务等方面的应用;最后从变革模型的计算模式、变革参数率定模式、整合受益者模块以及加强模型间耦合4个角度指出了从生态系统服务视角促进水文模型深入应用的发展方向。 展开更多
关键词 水文模型 水文服务 生态系统 评估指标
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基于水文水动力模型的平原河网地区排涝模拟应用研究 被引量:1
6
作者 梁昌梅 王敬 +2 位作者 张翔 刘路广 吴凤燕 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第5期17-23,共7页
平原地区河道纵横交错,水流速度慢且流向不定;闸站众多,导致水情、工情极为复杂,一旦发生洪水,将形成大面积的洪涝灾害,对人民群众生命和财产安全造成了较大的威胁。为了准确模拟平原地区洪涝水的产汇流过程,结合SCS模型和MIKEFLOOD模... 平原地区河道纵横交错,水流速度慢且流向不定;闸站众多,导致水情、工情极为复杂,一旦发生洪水,将形成大面积的洪涝灾害,对人民群众生命和财产安全造成了较大的威胁。为了准确模拟平原地区洪涝水的产汇流过程,结合SCS模型和MIKEFLOOD模型的优势,充分考虑了各类下垫面产流特征和闸站调度规程,构建了水文水动力模型,选取了位于湖北省江汉平原腹地的通顺河流域作为研究区,利用实测数据对模型进行了率定、验证,分析不同降雨条件下对该区域的排涝影响。结果表明①利用2003年、2010年、2016年的实测水位对模型进行率定与验证,模拟的相关系数均在0.8以上,误差低于2%;表明该模型的模拟效果较好,可以用于通顺河流域的产汇流模拟。②将通顺河流域分为11个子排区,各个排区产流量最大为排湖排区;幸福、通北等7个排区的现状排涝能力均不足10年一遇3日暴雨3日排出。③当发生5~20年一遇的洪水时,流域的排涝时间达到10~12 d时,河道水位逐渐下降。当发生30年一遇的洪水时,流域内的水位先增长后趋于稳定,表明流域内的外排泵站排涝能力不足以应对30年一遇洪水。该项研究可为复杂平原河网地区的排涝措施制定提供参考。 展开更多
关键词 平原河网 水文水动力模型 SCS模型 MIKEFLOOD模型 排涝模拟
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基于智能网格降水和水文滑坡耦合模型的全国洪水和滑坡灾害滚动预报 被引量:1
7
作者 张春堂 张珂 +2 位作者 陈国鼎 王晟 包红军 《水资源保护》 北大核心 2025年第3期83-92,共10页
为解决洪水和滑坡灾害在大尺度下实时预报中面临驱动数据、土水参数难以获取以及计算负荷的问题,以水文-滑坡耦合模型(CRESLIDE)为基础,引入无缝隙精细化智能网格降水数据作为驱动因子,利用土壤厚度模型及土壤类型数据获取分布式土水参... 为解决洪水和滑坡灾害在大尺度下实时预报中面临驱动数据、土水参数难以获取以及计算负荷的问题,以水文-滑坡耦合模型(CRESLIDE)为基础,引入无缝隙精细化智能网格降水数据作为驱动因子,利用土壤厚度模型及土壤类型数据获取分布式土水参数,结合地表覆盖信息及累积降水量动态识别滑坡敏感区域,采用并行技术加速计算过程,构建了全国尺度的CRESLIDE模型,对2022—2023年降雨诱发洪水和滑坡灾害进行实时预报,并基于汛期6—8月的长序列和个例灾害对模型进行检验。结果表明:CRESLIDE模型在并行计算时的加速比最高可达5.53;洪水灾害整体上集中于华北和西南一带,滑坡灾害多发生在我国南方地区,7—8月北方滑坡开始增加;在长序列检验中,模型预报精度评价指标ROC曲线下面积均超过或接近0.7,其中洪水灾害预报效果优于滑坡灾害;在个例检验中,模型预测的灾害发生位置和时间与实测结果较为一致。 展开更多
关键词 智能网格降水 水文-滑坡耦合模型 洪水与滑坡灾害 大尺度滚动预报 中国
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再论新安江模型蓄水容量的物理意义——从土壤物理水文到生态系统水文
8
作者 高红凯 刘金涛 +2 位作者 张珂 邵伟 夏军 《水科学进展》 北大核心 2025年第2期177-189,共13页
新安江模型广泛应用于流域降雨径流模拟和水文预报,蓄水容量的概念是该模型产流计算的核心,定义为流域蓄水容量或土壤张力水蓄水容量,往往由降雨-径流数据率定得到,但在缺资料区和变化环境下的应用严重受限。随着全球海量水文数据集的... 新安江模型广泛应用于流域降雨径流模拟和水文预报,蓄水容量的概念是该模型产流计算的核心,定义为流域蓄水容量或土壤张力水蓄水容量,往往由降雨-径流数据率定得到,但在缺资料区和变化环境下的应用严重受限。随着全球海量水文数据集的公开获取以及多尺度水文机理的深入认识,尤其是生态水文的最新进展,本文通过理论分析和多源独立数据验证,再论新安江模型蓄水容量的物理意义。研究认为:在新安江模型适用的有植被覆盖的湿润流域,蓄水容量应定义为陆地生态系统的根区蓄水容量;在应用中,可根据生态系统通量观测、遥感反演的蒸发、大气陆面再分析资料等精确推求;采用新方法得到的根区蓄水容量,显著提升了缺资料区的径流模拟效果,且根区蓄水容量随着气候变化和人类活动而动态响应。从土壤物理水文到生态系统水文研究视角的转变,有助于从机理上厘清流域基本的产流过程,推动流域水文模拟理论的发展,提高缺资料区和变化环境下的水文模拟能力。 展开更多
关键词 新安江模型 流域水文模拟 生态水文 土壤物理水文 张力水蓄水容量 根区蓄水容量
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水文多模型拆分组配与协同优化研究进展
9
作者 申笑萱 张珂 +2 位作者 张兆安 刘杰 李致家 《水资源保护》 北大核心 2025年第4期189-196,共8页
水文模型拆分组配与协同优化是水文建模有效的技术手段。基于文献聚类分析,结合文献计量数据与聚类结果,对水文模型的模块拆分、组合及优化方法进行了评述,总结了水文模型模块化设计、框架模型构建及多模型间误差传递等方面的关键研究进... 水文模型拆分组配与协同优化是水文建模有效的技术手段。基于文献聚类分析,结合文献计量数据与聚类结果,对水文模型的模块拆分、组合及优化方法进行了评述,总结了水文模型模块化设计、框架模型构建及多模型间误差传递等方面的关键研究进展,展望了水文多模型灵活组配与协同优化的研究方向。指出传统水文模型的构建方法通常缺乏必要的灵活性和可移植性,模块化设计的理念和机器学习等前沿技术的融合为水文模型的未来发展开辟了广阔的视野,这将为应对现代水文学面临的复杂挑战提供有力工具。 展开更多
关键词 水文模型 模块化 灵活架构 机器学习 模型优化
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基于神经常微分方程的水文模型参数优化方法研究
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作者 覃相钊 梁忠民 +4 位作者 赵建飞 李彬权 段雅楠 胡义明 王军 《湖泊科学》 北大核心 2025年第3期1000-1010,共11页
流域水文模型参数对水文模拟预报的精度具有重要影响。在水文模型的数学表达由差分形式向微分形式发展的背景下,如何利用微分形式水文模型过程连续、时间尺度灵活的特点进行模型参数优化是值得研究的问题。本文提出一种基于神经常微分方... 流域水文模型参数对水文模拟预报的精度具有重要影响。在水文模型的数学表达由差分形式向微分形式发展的背景下,如何利用微分形式水文模型过程连续、时间尺度灵活的特点进行模型参数优化是值得研究的问题。本文提出一种基于神经常微分方程(NODE)的水文模型参数优化方法,将神经网络嵌入水文模型的微分动力系统,使用常微分方程数值求解器正向模拟连续水文过程,计算损失函数并反向传播梯度信息以更新神经网络参数,从而实现水文模型参数优化。以新安江模型为例,设计了理想数值实验和典型流域应用两种验证方案,并与SCE-UA优化方法进行了对比。结果显示,基于NODE优化方法确定的新安江模型参数,与理想参数“真值”的误差平均不超过9.8%;相较于SCE-UA方法,NODE得到的优化参数对流量过程具有更高的模拟精度。研究表明,基于NODE的参数优化方法通过微分方程正向求解和梯度信息反向传播,可有效搜索参数空间,适用于微分形式水文模型的参数优化问题。 展开更多
关键词 神经常微分方程 参数优化 水文模型 深度学习 新安江模型
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基于水文过程的震后泥石流降雨阈值模型研究
11
作者 杨杰 范宣梅 +1 位作者 魏振磊 张宗硕 《人民长江》 北大核心 2025年第7期123-131,共9页
强震易诱发同震堆积体,在后续强降雨条件下极易转换为泥石流,危及生命财产安全。降雨是震后泥石流的主要诱因,构建准确有效的降雨阈值模型意义重大。目前震后泥石流降雨阈值多采用降雨强度-降雨历时(I-D)经验模型,误判率较高。为克服这... 强震易诱发同震堆积体,在后续强降雨条件下极易转换为泥石流,危及生命财产安全。降雨是震后泥石流的主要诱因,构建准确有效的降雨阈值模型意义重大。目前震后泥石流降雨阈值多采用降雨强度-降雨历时(I-D)经验模型,误判率较高。为克服这一问题,以泸定震区泥石流易发小流域——磨岗岭流域为研究对象,基于气象水文原位监测建立震后泥石流数据库,引入绝对能量(Absolute Energy,AE)的概念,对传统的I-D模型进行了改进。针对超强水动力条件在震后泥石流诱发中的关键作用,利用HEC-HMS水文模型,模拟不同降雨条件下磨岗岭流域的水文过程,构建了基于水文过程的震后泥石流降雨阈值模型。计算结果表明:对比传统的I-D模型,新构建的降雨阈值模型准确率显著提高,误判率均低于I-D模型。同时,分析发现改进的降雨阈值模型(CR-AE)在短时强降雨和低强度长时降雨情况下存在漏判。为降低漏判率,在保持误判率不变的前提下,增加了AE和D作为补充判断条件,以提升对这类降雨事件的识别能力。研究成果可为震后泥石流风险评价提供参考。 展开更多
关键词 泥石流 HEC-HMS水文模型 绝对能量 降雨阈值模型 泸定地震 磨岗岭流域
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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
12
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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HSPF模型在呼兰河流域水文模拟中的应用
13
作者 杨桐 李治军 《农业与技术》 2025年第6期110-113,共4页
本文采用HSPF模型结合纳什效率系数(NSE)、相对误差(Er)与决定系数(R^(2))定量指标,系统评估了HSPF模型在呼兰河流域水文模拟的准确度与适用性。研究期间,对模型进行了全面的参数校正,并通过严格的验证程序检验了模型预测能力。结果显示... 本文采用HSPF模型结合纳什效率系数(NSE)、相对误差(Er)与决定系数(R^(2))定量指标,系统评估了HSPF模型在呼兰河流域水文模拟的准确度与适用性。研究期间,对模型进行了全面的参数校正,并通过严格的验证程序检验了模型预测能力。结果显示,优化后的HSPF模型在模拟水文过程方面表现出色,各项验证指标均接近理想阈值,证明了模型的有效性和稳定性,为呼兰河流域水资源管理与规划提供了坚实的科学基础。 展开更多
关键词 HSPF 流域水文模型 呼兰河流域
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多元校准策略对水文模型性能的影响研究综述
14
作者 柏建雯 《人民长江》 北大核心 2025年第2期99-105,共7页
水文模型校准过程对模型模拟效果有重要影响。对学者们应用水文模型SWAT(Soil and Water Assessment Tool)开展的多站点、多变量和多目标的校准策略研究进行了归纳总结分析。研究结果显示:①多站点、多变量和多目标的应用都会对水文模... 水文模型校准过程对模型模拟效果有重要影响。对学者们应用水文模型SWAT(Soil and Water Assessment Tool)开展的多站点、多变量和多目标的校准策略研究进行了归纳总结分析。研究结果显示:①多站点、多变量和多目标的应用都会对水文模型的校准结果产生影响。②不是所有的多站点校准都能提高模拟效果,流域尺度、内部情况、站点设置和校准顺序等都会对多站点校准效果产生影响。通常情况下,在大尺度、地形条件复杂、支流众多、非均质的复杂流域进行多站点校准时可有效提高模型的模拟效果,降低模拟的不确定性。③在校准过程中将多站点与多变量校准联合使用,可以更好地模拟流域水文过程,获得更真实合理的水文参数。④不同的目标函数因计算方式的差异也会对校准结果产生影响,使用多个目标函数,可充分利用实测数据所涵盖的信息,更好地进行校准。水文模型校准优化算法与多目标相结合,可缩短校准时间,改善模拟效果。在水文模拟研究中,应充分考虑流域实际情况,进行站点数量与位置、校准变量、目标函数及校准优化算法的选择,以获得更精准的模拟结果。 展开更多
关键词 水文模型 SWAT模型 校准方法 多站点 多变量 多目标
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基于测雨雷达与分布式水文模型的小流域汛期短期洪水预报
15
作者 李占华 程元庚 +1 位作者 赵红兵 张庆竹 《水电能源科学》 北大核心 2025年第6期19-23,52,共6页
小流域汛期详细降雨数据及历史洪水数据缺乏,导致短期洪水预报精度受限。因此,提出基于测雨雷达与分布式水文模型的小流域汛期短期洪水预报方法。该方法利用测雨雷达监测降雨数据,作为模型输入,该模型能够模拟降雨在小流域内的山坡产流... 小流域汛期详细降雨数据及历史洪水数据缺乏,导致短期洪水预报精度受限。因此,提出基于测雨雷达与分布式水文模型的小流域汛期短期洪水预报方法。该方法利用测雨雷达监测降雨数据,作为模型输入,该模型能够模拟降雨在小流域内的山坡产流单元、坡面汇流及河道汇流过程中的产流和汇流情况,进而算出小流域汛期短期洪水流量的洪峰及峰现时间,从而完成小流域汛期短期洪水预报。试验结果表明,采用所提方法得到的小流域汛期短期洪水预报结果中,洪峰流量的相对误差分别为10.6%、7.8%,峰现时差依次为-2.8、-2h,确定性系数分别为0.91、0.94。这些指标均处于理想的预报效果范围内,表现出较高的预报精度。 展开更多
关键词 测雨雷达 分布式水文模型 小流域 汛期短期 洪水预报 GBHM模型
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基于平原河网水文水动力模型的兴化市退圩还湖方案研究
16
作者 姜海 石一凡 蒋志昊 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第5期155-160,170,共7页
退圩还湖作为重要的生态修复手段,通过清除湖泊湖荡内的圈圩围网、重塑湖底地形,恢复湖泊生态系统、提高防洪排涝能力、改善水质条件。基于平原河网产流模型,与河网水动力模型耦合,经过模型概化、边界条件、下垫面产流分配和模型率定验... 退圩还湖作为重要的生态修复手段,通过清除湖泊湖荡内的圈圩围网、重塑湖底地形,恢复湖泊生态系统、提高防洪排涝能力、改善水质条件。基于平原河网产流模型,与河网水动力模型耦合,经过模型概化、边界条件、下垫面产流分配和模型率定验证后,嵌套里下河地区水文资料,模拟2006年里下河洪水过程中兴化市里下河湖泊湖荡4种不同退圩还湖方案下的滞洪效果。4种清退方案分别为湖区全部清退,恢复湖泊自由水面153.32 km2;清退湖区面积10 km2以上的湖泊湖荡,恢复湖泊自由水面95.96 km2;清退所有湖区面积的50%,恢复湖泊自由水面76.66 km2;清退湖区面积10km2以上的湖泊湖荡面积的50%,恢复湖泊自由水面47.98 km2。对比模型4种不同的退圩还湖方案模拟结果得出,兴化市里下河湖区湖泊湖荡清退滞涝时,将有效降低里下河地区洪水期河网水位,并对兴化里下河湖泊湖荡水位、水深及蓄水量显著影响。结果表明,不同清退湖泊方案滞洪效果存在一定差异,清退的湖泊湖荡面积越大,对河网洪水期水位影响越明显,20个湖泊湖荡全部清退时,兴化整体水位可降低约0.19 m,盐城、阜宁、溱潼等典型站水位也有一定程度降低。由于洪水过程中参与外河网调蓄,兴化里下河湖泊湖荡最高水位、水深对比清退前普遍增加1.0 m以上,蓄水量也有一致性变化并且最大蓄量接近原始蓄量的1倍。因此开展退圩还湖能有效降低滞洪风险,有必要对兴化市整个里下河湖区开展退圩还湖。 展开更多
关键词 退圩还湖 平原水网 水文水动力模型 兴化市 滞洪能力
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基于峰值导向型粒子群优化算法的城市水文模型自动率定方法
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作者 许王辰 陈瑞弘 孙岸炜 《水利水电科技进展》 北大核心 2025年第4期31-38,共8页
针对城市多参数水文模型中径流及峰现时间人工率定效率低、精度不足的问题,提出一种基于改进粒子群优化(PSO)算法的模型参数自动率定方法。该方法在PSO算法中引入Logistic映射和莱维飞行,分别用于粒子初始化和位置更新,以避免陷入局部最... 针对城市多参数水文模型中径流及峰现时间人工率定效率低、精度不足的问题,提出一种基于改进粒子群优化(PSO)算法的模型参数自动率定方法。该方法在PSO算法中引入Logistic映射和莱维飞行,分别用于粒子初始化和位置更新,以避免陷入局部最优;同时结合城市产汇流模型特征,构建包含整体拟合、峰值及峰现时间的加权多目标适应度函数,以提高模型对关键水文特征的捕捉能力。通过Python实现该方法与机理模型(雨洪管理模型,SWMM)的交互,并利用试验场实测数据对10个关键水文参数进行率定,比较不同权重取值的适应度函数的拟合效果。结果表明,构建的加权多目标适应度函数在城市排水系统应急调度应用中更具优势,尤其在提高峰值与峰现时间模拟精度方面表现更优。将该方法应用于九江实际排水系统,峰值误差和峰现时间误差分别为0.56%和-6.82%,验证了方法的可行性与准确性。 展开更多
关键词 城市水文模型 多目标适应度函数 粒子群优化算法 自动率定 SWMM
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基于气象水文水动力耦合模型的流域尺度洪水预报方法:以北江流域为例 被引量:2
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作者 韩赟希 张昕 +2 位作者 王自法 周良辰 朱龙祥 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第11期4397-4408,共12页
针对中小流域目前径流和淹没预报难度较大且精度偏低的问题,以北江流域为研究对象,构建降雨径流-洪水淹没模型。在非耦合情况下,基于WRF-Hydro模式构建北江流域水文模型,通过对主要参数率定,优化了WRF-Hydro水文模型,模拟了流域的产流... 针对中小流域目前径流和淹没预报难度较大且精度偏低的问题,以北江流域为研究对象,构建降雨径流-洪水淹没模型。在非耦合情况下,基于WRF-Hydro模式构建北江流域水文模型,通过对主要参数率定,优化了WRF-Hydro水文模型,模拟了流域的产流、汇流等水循环关键要素。在耦合情况下,将WRF-Hydro模式模拟的径流过程作为CaMa-Flood模型的边界条件,从而实现对整个流域的洪水淹没模拟。研究结果表明:在经过参数率定的WRF-Hydro水文模型中,针对验证期的5场典型洪水事件,皮尔逊相关系数均高于0.8,纳什效率系数在0.52~0.71,在预报期的三个洪水事件中,洪峰的平均误差为22.2%。在水文水动力模型耦合后,能够准确地捕捉洪水淹没与降雨强度、洪水流量变化之间的关系,进而提供洪水发生后洪泛区的淹没深度和范围等关键信息。本文构建的降雨径流-洪水淹没模型能够适用于地形复杂、降雨时空分布不均匀的北江流域,为类似半湿润流域的洪水预报提供了有益参考,同时也为水文水动力模型耦合的研究奠定了基础。 展开更多
关键词 北江流域 wrf-hydro水文模型 CaMa-Flood水动力模型 洪水预报 洪水淹没模拟
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基于水文水动力模型和机器学习模型耦合的河道水位预报方法 被引量:3
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作者 胡义明 陈钰 +4 位作者 周瑛 李彬权 陈丞 许栋 梁忠民 《水电能源科学》 北大核心 2024年第10期29-32,共4页
为探讨利用水文水动力模型和机器学习模型来提高河道水位预报精度的可行性,首先利用水文水动力模型进行河道水位预报,采用支持向量机模型对水文水动力模型的预报结果进行校正,进而构建了一种耦合水文水动力模型和机器学习模型的河道水... 为探讨利用水文水动力模型和机器学习模型来提高河道水位预报精度的可行性,首先利用水文水动力模型进行河道水位预报,采用支持向量机模型对水文水动力模型的预报结果进行校正,进而构建了一种耦合水文水动力模型和机器学习模型的河道水位预报模型。在广州市南沙区蕉西水闸的应用结果表明,构建的耦合模型的预报效果优于单一的水文水动力模型,明显地提高了不同预见期下的水位预报精度;尽管随着预见期的增加,耦合模型的预报精度有一定的衰减趋势,但整体上仍优于水文水动力模型提供的水位预报结果。 展开更多
关键词 水位预报 水文水动力模型 机器学习模型 耦合模型
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陆地高分辨率水文—生物地球化学过程CNMM-DNDC三维模型的研发及应用进展 被引量:1
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作者 郑循华 李思琪 +7 位作者 张伟 刘春岩 姚志生 韩圣慧 王睿 王凯 陈笑 李勇 《大气科学》 CSCD 北大核心 2024年第1期92-107,共16页
CNMM-DNDC模型是本文作者团队研发的陆地高分辨率水文—生物地球化学过程三维模型。本文系统介绍了建模背景和理念、核心过程和模型特点、模拟功能和观测验证、多尺度区域或流域初步应用以及未来发展展望。自2018年刊发首个版本以来,该... CNMM-DNDC模型是本文作者团队研发的陆地高分辨率水文—生物地球化学过程三维模型。本文系统介绍了建模背景和理念、核心过程和模型特点、模拟功能和观测验证、多尺度区域或流域初步应用以及未来发展展望。自2018年刊发首个版本以来,该模型经过了多方面科学过程改进和模拟功能扩展,在元素化学反应、物质相变和机械迁移等基本物理、化学、生物过程层面,完成了对陆地表层系统碳氮磷水循环全耦合的精细刻画。迄今开展的观测验证表明,CNMM-DNDC模型基本普适于不同生物气候带(从热带到寒区多年冻土地带)的流域或区域长时间序列“三高”(时间、空间和过程高分辨率)综合模拟,实现对陆地生态系统的碳、氮、磷、水三维运移、水土流失、水力驱动溶解态和颗粒态碳氮磷横向迁移、碳氮温室气体和污染气体排放、生态系统生产力、水分蒸散发和水分能量平衡等众多可持续发展目标表征变量的预测。该模型广泛推广应用于多尺度区域或流域的复杂过程虚拟科学试验研究和服务于面向生态环境建设与减污降碳的优化调控决策,可望为协同落实联合国多个可持续发展目标提供先进的数值模拟技术支撑。 展开更多
关键词 碳氮磷水循环全耦合模拟 水文—生物地球化学过程模型 CNMM-DNDC模型 联合国可持续发展目标
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