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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:3
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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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融合物理机制的机器学习水文模型研究进展
3
作者 张建云 谢康 +3 位作者 刘艳丽 郑雅莲 汤梓杰 王国庆 《人民长江》 北大核心 2025年第10期37-46,共10页
随着信息技术和物理模型的发展,融合物理机制的机器学习方法因其优越的准确性、物理一致性以及有效处理不确定性和非线性特征的能力,正逐渐成为水文领域的研究热点。在重点综述近10 a来融合物理机制的机器学习在水文模型中最新应用与发... 随着信息技术和物理模型的发展,融合物理机制的机器学习方法因其优越的准确性、物理一致性以及有效处理不确定性和非线性特征的能力,正逐渐成为水文领域的研究热点。在重点综述近10 a来融合物理机制的机器学习在水文模型中最新应用与发展的基础上,总结了物理机制与机器学习融合模型的不同应用分类,分为误差校正型、参数优化型、数据增强型、物理约束型、结构内嵌型、公式融入型等6种,并重点讨论了数据与物理双驱动水文模型的进展与不足。最后,展望了融合物理机制的机器学习在水文模型中的发展方向,提出需重点关注模型参数优化、可解释性问题、小样本及中长期尺度模拟等方面的研究,让物理机制与人工智能深度结合的新方法促进水文模型领域的建设与发展。 展开更多
关键词 水文模型 数据驱动 物理机制 机器学习
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CASC2D水文模型参数全局敏感性分析
4
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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考虑峰丛洼地内涝滞洪的分布式岩溶水文模型
5
作者 陈立华 杨文哲 +1 位作者 陈航 黄文举 《水科学进展》 北大核心 2025年第4期646-656,共11页
峰丛洼地内涝滞洪是岩溶流域水循环的关键环节。针对岩溶流域水文模型刻画峰丛洼地滞洪过程的不足,提出基于水量平衡原理的洼地内涝滞洪模拟方法,构建考虑滞洪影响的分布式新安江岩溶(DK-XAJ-DF)水文模型,以刁江流域为研究区,开展流域... 峰丛洼地内涝滞洪是岩溶流域水循环的关键环节。针对岩溶流域水文模型刻画峰丛洼地滞洪过程的不足,提出基于水量平衡原理的洼地内涝滞洪模拟方法,构建考虑滞洪影响的分布式新安江岩溶(DK-XAJ-DF)水文模型,以刁江流域为研究区,开展流域内部龙头峰丛洼地内涝滞洪及河口、马陇水文站的逐小时径流模拟。结果表明:龙头洼地逐小时滞洪量模拟确定性系数达0.90,相对洪量误差为0.77%;验证期河口站与马陇站逐小时径流模拟确定性系数分别为0.85和0.89,相对径流总量误差分别为3.0%和-4.4%;相较原模型,改进后的模型将马陇站的洪峰流量与峰现时间的合格率分别从65%与70%提升至70%与80%。DK-XAJ-DF模型通过量化滞洪效应提升了岩溶区洪水模拟精度。 展开更多
关键词 洪水预报 内涝滞洪 分布式岩溶水文模型 岩溶区 峰丛洼地
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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:4
6
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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水文多模型拆分组配与协同优化研究进展 被引量:1
7
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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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
8
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
9
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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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
10
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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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
11
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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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VIC水文模型的黄河典型支流径流模拟及演变归因
13
作者 邱宇昊 段利民 +6 位作者 陈思易 王东华 张文瑞 杨璐 高瑞忠 王国强 刘廷玺 《北京师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期506-515,共10页
气候变化和人类活动是导致径流变化的主因,近几十年,大黑河流域径流呈显著的下降趋势,已严重威胁区域水资源可持续开发利用和生态系统健康维持.本研究基于大黑河流域4个典型水文站的实测径流资料,开展了径流演变及归因研究.首先,采用Man... 气候变化和人类活动是导致径流变化的主因,近几十年,大黑河流域径流呈显著的下降趋势,已严重威胁区域水资源可持续开发利用和生态系统健康维持.本研究基于大黑河流域4个典型水文站的实测径流资料,开展了径流演变及归因研究.首先,采用Mann-Kendall和Pettitt突变检验方法确定出大黑河流域实测径流序列的突变年份,店上村、旗下营和美岱3个水文站径流突变年为1999年,三两水文站径流突变年为1995年;其次,构建了大黑河流域VIC水文模型,在率定期和验证期模型的NSE和R2均在0.6以上,对径流的模拟效果较好;最后,基于VIC模型建立了径流变化归因分析的水文模拟法,结果表明:大黑河流域径流变化的主导因素为人类活动,贡献率占77.1%~90.1%,气候变化占9.9%~22.9%.本研究可为黄河流域典型气候区径流演变及环境变化应对等提供科学依据. 展开更多
关键词 气候变化 突变诊断 水文模型 径流模拟 归因分析
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基于多模式降水与水文模型的径流预报不确定性分析
14
作者 向怡衡 彭涛 +2 位作者 殷志远 祁海霞 沈铁元 《水科学进展》 北大核心 2025年第4期621-633,共13页
为提升流域径流预报的精度与可靠性,以清江流域为例,构建了基于多模式降水(ECMWF与NCEP)与多水文模型(GR4J与XAJ)的9种径流预报方案,并引入基于随机天气发生器的统计后处理(GPP)方法校正模式降水偏差,从确定性、概率性及不确定性3方面... 为提升流域径流预报的精度与可靠性,以清江流域为例,构建了基于多模式降水(ECMWF与NCEP)与多水文模型(GR4J与XAJ)的9种径流预报方案,并引入基于随机天气发生器的统计后处理(GPP)方法校正模式降水偏差,从确定性、概率性及不确定性3方面系统评估集合径流预报性能。结果表明:GPP方法提升了模式降水质量,进而改善了径流预报精度,尤其对误差较大的NCEP预报产品,校正效果显著;优选精度更高的降水预报产品并结合多水文模型集成策略,可进一步提升集合径流预报性能;在2020年典型洪水事件检验中,各方案在1 d和3 d预见期下均能准确捕捉峰现时间,其中多水文模型集成方案的集合平均峰值流量接近于实测洪峰。 展开更多
关键词 集合径流预报 数值预报模式 水文模型 后处理 不确定性
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基于组件式水文模型的径流模拟不确定性分析——以长江上游流域为例
15
作者 周丽婷 谢康 +4 位作者 刘攀 张晓菁 曾志强 周涛 张海荣 《水科学进展》 北大核心 2025年第4期610-620,共11页
为评估降水数据、模型结构和模型参数对径流模拟不确定性的影响,本研究选取4种降水数据(站点实测和CRUJRA、CMFD、ERA5-Land格点数据),构建模块化的组件式水文模型,采用动态Sobol'敏感性分析方法,以长江上游51个分区流域为研究对象... 为评估降水数据、模型结构和模型参数对径流模拟不确定性的影响,本研究选取4种降水数据(站点实测和CRUJRA、CMFD、ERA5-Land格点数据),构建模块化的组件式水文模型,采用动态Sobol'敏感性分析方法,以长江上游51个分区流域为研究对象,分析降水数据、模型结构与模型参数在径流模拟中的敏感性。研究结果表明:①模型参数对径流模拟不确定性的贡献最大,多年平均总阶敏感性指数在分区流域的中位数为0.59,高于模型结构(0.51)和降水数据(0.36);②壤中流是最敏感的水文子过程,蒸散发过程次之,积融雪、地表径流、基流过程的敏感性较低,水文子过程的敏感性具有年内变异性,以积融雪过程最为显著;③积融雪、蒸散发和壤中流过程的相关参数是影响径流模拟不确定性的关键参数;④平均温度、平均海拔和水力传导度是积融雪、蒸散发和壤中流过程模型结构和参数敏感性的显著相关因子。研究识别了径流模拟不确定性的敏感因素及其时间变化规律,可为流域水文模型的结构与参数优化提供依据。 展开更多
关键词 径流模拟 不确定性 组件式水文模型 模型结.构 模型参数 动态敏感性分析
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基于水文过程的震后泥石流降雨阈值模型研究
16
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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耦合深度学习与水文模型的喀斯特地区径流模拟方法
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作者 许钦 金晨 +2 位作者 张坤 陈星 张东杰 《水科学进展》 北大核心 2025年第4期634-645,共12页
喀斯特地区水循环机制复杂,地质资料获取难度较大,如何进一步提升水文模型在该地区的径流模拟表现是亟待解决的研究难点之一。通过将改进后的EXP-HYDRO模型、双层南科院水文所模型与循环神经网络算法相耦合,建立物理机制与人工智能算法... 喀斯特地区水循环机制复杂,地质资料获取难度较大,如何进一步提升水文模型在该地区的径流模拟表现是亟待解决的研究难点之一。通过将改进后的EXP-HYDRO模型、双层南科院水文所模型与循环神经网络算法相耦合,建立物理机制与人工智能算法深度耦合的水文模型,并在长江中游南阳河流域和乌江中游野纪河流域2个喀斯特区域进行模拟验证。结果表明,建立的耦合水文模型能够显著提升喀斯特地区日径流过程模拟精度,相比于水文模型,耦合模型在南阳河流域与野纪河流域的纳什效率系数分别最高提升19.7%与37.1%;同时由于对物理机制的学习,耦合模型也表现出比单纯数据驱动方法更好的模拟精度,说明通过合理选择和学习不同的物理机制,可以有效提升人工智能模型的综合预测性能。 展开更多
关键词 耦合水文模型 物理递归神经网络 径流模拟 喀斯特地区
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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
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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
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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
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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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