结合CNN-LSTM模型融合星地降水的洪水模拟研究

1

作者 岳甲寅 刘招 +3 位作者 毛钦男 管子隆 肖瑜 王丽霞 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第7期52-59,共8页

降水作为水文过程中最重要的驱动因子之一,其数据来源和准确度是影响洪水预报精度的关键因素。受水雨情监测系统不完善、流域范围较小等诸多因素影响,中小流域实测降水数据的精度较高,但分布不均,进而影响水文模型的模拟结果。为提高流... 降水作为水文过程中最重要的驱动因子之一,其数据来源和准确度是影响洪水预报精度的关键因素。受水雨情监测系统不完善、流域范围较小等诸多因素影响,中小流域实测降水数据的精度较高,但分布不均,进而影响水文模型的模拟结果。为提高流域洪水预报精度,研究通过构建CNN-LSTM神经网络模型将测站数据与卫星产品降水数据进行融合,并结合HEC-HMS模型开展场次洪水模拟,以陕西黑河流域金盆水库以上集水区为例,探讨星地融合降水在场次洪水模拟中的应用效果以及适用性。结果显示:①以站点降水数据为输入的HEC-HMS模型在研究区的适用性较好,率定期和验证期均能达到乙级精度。②两类IMERG卫星产品与实测降水的相关系数都较低,整体高于实际值,误差较大,在经过CNN-LSTM数据融合后与实测降水数据接近,并且IMERG-Early产品的融合效果更好。③融合卫星产品后的HEC-HMS模型对于10场洪水的模拟合格率为80%,平均确定性系数为0.8569,洪峰时差的绝对值均值为0.8 h,达到甲级精度。④星地融合降水进行洪水模拟的结果确定性系数增加,平均洪峰时差绝对值减小;洪峰流量的模拟效果下降且明显偏小。结果表明:中小流域将实测降水数据与适当的卫星降水产品数据进行融合,可以在一定程度上提升洪水预报模型的精度。 展开更多

关键词 洪水预报 CNN-LSTM 融合降水 中小流域 HEC-HMS

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于气象水文耦合的水库实时洪水预报方法

2

作者 谢小燕 高熠飞 +2 位作者 徐凯莉 陈宏新 徐静波 《中国农村水利水电》 北大核心 2024年第8期81-87,93,共8页

以水库实时洪水预报为研究对象,针对中小流域预见期短,流域天然预见期难以满足水利工程生产要求的问题,研究水库实时洪水预报方法,构建基于气象水文耦合的水库实时洪水预报模型。首先,采用短时临近外推技术及STMAS-WAF中尺度天气模式,建... 以水库实时洪水预报为研究对象,针对中小流域预见期短,流域天然预见期难以满足水利工程生产要求的问题,研究水库实时洪水预报方法,构建基于气象水文耦合的水库实时洪水预报模型。首先,采用短时临近外推技术及STMAS-WAF中尺度天气模式,建立24 h降水预报模型;然后将气象预报成果耦合至水文预报,实现气象水文的时空尺度匹配;最后建立基于来水预报成果反馈的降水预报修正方法,根据前期规律滚动修正未来24 h降水预报成果,将修正后的降水预报输入水文模型,实时预测水库来水,使水文模型从源头上实现准确输入,实现高精度长预见期的水库实时洪水预报,解决了传统水文模型预见期不足的问题。以新安江水库为例开展了模型的实例研究,编制新安江水库气象水文耦合预报方案,进行水库实时洪水预报,并探讨不同降雨输入形式对预报精度的影响,研究结果表明:基于气象水文耦合的水库实时洪水预报方法考虑了气象水文的双向反馈,将新安江水库实时洪水预报预见期从6 h左右提升至18 h,确保18 h预见期内预报精度在80%以上。与不考虑降水预报及使用未修正降水预报的2种传统方法的有效预见期相比,新方法的有效预见期分别提升了200%和29%,有效延长了水库实时洪水预报预见期,提高了洪水预报服务能力,给水库实时洪水预报提供了一种行之有效的方法。 展开更多

关键词 中小流域 水库实时洪水预报 降水预报 气象水文耦合 新安江水库

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于参数分级优化的水文气象耦合预报研究 被引量：4

3

作者 王秀杰 李丹丹 +2 位作者 苑希民 徐浩田 齐喜玲 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期279-288,共10页

针对中小流域洪水损失严重,加之气象水文资料短缺、预报模型参数不稳定、预报精度面临挑战等问题,提出将基于降雨时程分配指标(最大降雨强度和分配方差)的参数分级优化方法融合到水文模型中,同时引入气候再分析数据和集合预报产品,对广... 针对中小流域洪水损失严重,加之气象水文资料短缺、预报模型参数不稳定、预报精度面临挑战等问题,提出将基于降雨时程分配指标(最大降雨强度和分配方差)的参数分级优化方法融合到水文模型中,同时引入气候再分析数据和集合预报产品,对广西驮英水库上游洪水进行预报研究,并利用灰色关联分析法进行洪水的敏感性分析.结果表明,基于最大降雨强度及降雨方差的参数分级优化方法显著提高了洪水预报精度,其中平均百分比误差为13.09%,纳什系数为0.86;利用分位数映射法订正的ERA5-Land再分析降雨数据和驮英水文站相应时间的实测流量分别对驮英水文站的实测降雨过程进行强度和分布的校正,为模型的率定和验证提供更为精确的降雨数据;利用TS评分、Brier评分、Brier技巧评分方法评估集合预报产品在不同降雨等级的平均预报性能和不同预报时效范围内的预报表现,通过对比分析,选取最佳数据集进行水库的短期洪水预报,从模型输入角度进一步减小洪水预报的不确定性.对资料短缺地区,以上两种数据产品为洪水预报提供了较为可靠的气象数据来源;洪水量级对累积降雨量的敏感性最为显著,洪峰流量、水位与累积降雨量间的经验公式均可用不同形式的幂律关系表示.以上方法对其他类似的中小流域洪水预报具有很好的借鉴作用. 展开更多

关键词 中小流域 洪水预报 分级优化 集合预报 敏感性分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

田头水流域暴雨洪水预报的流溪河模型研究 被引量：6

4

作者 廖征红 陈洋波 +1 位作者 徐会军 何锦翔 《人民长江》 北大核心 2012年第20期12-16,共5页

田头水流域暴雨洪水频发,是广东省中小流域洪水灾害防治的重点,目前尚未针对该流域建立有效的洪水预报模型。采用由我国学者提出的流域洪水预报分布式物理水文模型——流溪河模型,建立了田头水流域暴雨洪水预报模型,运用粒子群法优选了... 田头水流域暴雨洪水频发,是广东省中小流域洪水灾害防治的重点,目前尚未针对该流域建立有效的洪水预报模型。采用由我国学者提出的流域洪水预报分布式物理水文模型——流溪河模型,建立了田头水流域暴雨洪水预报模型,运用粒子群法优选了模型可调参数,获取了较好的模拟效果。实际运用表明,该模型可以用于田头水流域的洪水预报。 展开更多

关键词 洪水预报 分布式物理水文模型 参数优选 中小流域洪水 流溪河模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

河道数据对流溪河模型预报中小河流洪水的影响 被引量：10

5

作者 覃建明 陈洋波 +1 位作者 李明亮 王幻宇 《人民长江》 北大核心 2018年第12期23-29,共7页

针对琴江流域构建了中小河流洪水预报流溪河模型,分别从河道断面形状、断面尺寸和河道分级的角度定量评估了河道特征数据对应用流溪河模型开展中小河流洪水预报的影响。结果表明:河道分级越多,模型模拟洪水的洪峰流量峰值越大、次洪径... 针对琴江流域构建了中小河流洪水预报流溪河模型,分别从河道断面形状、断面尺寸和河道分级的角度定量评估了河道特征数据对应用流溪河模型开展中小河流洪水预报的影响。结果表明:河道分级越多,模型模拟洪水的洪峰流量峰值越大、次洪径流系数越大、洪峰出现时间越早,模拟的洪水过程效果越好;在构建流溪河模型时,假定河道断面为矩形,采用卫星遥感影像估算河道断面尺寸的方法是可行的,模型模拟的洪水过程精度可以满足实际洪水预报的精度要求;利用改进的流溪河模型进行中小河流洪水预报时,以3级河道构建的模型洪水模拟精度最好,可很好地模拟中小河流洪水过程。 展开更多

关键词 洪水预报 中小河流 分布式物理水文模型 流溪河模型 琴江流域

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于流溪河模型的梅江流域洪水预报研究 被引量：4

6

作者 王幻宇 陈洋波 +2 位作者 覃建明 李明亮 董礼明 《中国农村水利水电》 北大核心 2017年第11期124-128,133,共6页

为了探讨流溪河模型在中小河流实时洪水预报中的适用性,构建了1、2、3级河道的梅江流域洪水预报流溪河模型,采用PSO算法优选模型参数,并对不同河道分级的模型进行了验证。结果表明,1级河道建立的模型不能较好地模拟出实测洪水过程,尤其... 为了探讨流溪河模型在中小河流实时洪水预报中的适用性,构建了1、2、3级河道的梅江流域洪水预报流溪河模型,采用PSO算法优选模型参数,并对不同河道分级的模型进行了验证。结果表明,1级河道建立的模型不能较好地模拟出实测洪水过程,尤其是洪峰流量值的模拟,不能满足模型在中小河流洪水预报中的计算要求。3级河道构建的模型可以很好地模拟实测洪水过程,采用流溪河模型进行中小河流洪水预报时,可以选择3级河道构建模型;流溪河模型采用1场实测洪水就可以对模型参数进行有效优选,在实测资料系列不长的我国中小河流洪水预报中应用具有明显优势;采用3级河道构建梅江流域洪水预报流溪河模型和优选的模型参数时,模拟效果良好,可用于梅江流域实时洪水预报。 展开更多

关键词 中小河流 洪水预报 梅江流域 流溪河模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于HEC-HMS的西南山区中小河流洪水预报研究 被引量：7

7

作者 王瑞敏 李红霞 +2 位作者 黄琦 向俊燕 覃光华 《水电能源科学》 北大核心 2021年第1期79-82,共4页

针对目前中小河流洪水预报难度较大、预报精度偏低的问题,以西南山区荥经河流域为例,基于HECHMS构建了荥经河流域分布式水文模型,以2009~2018年23场洪水进行参数率定,4场洪水进行模型验证。通过参数敏感性分析和有效率定,模拟的洪水过... 针对目前中小河流洪水预报难度较大、预报精度偏低的问题,以西南山区荥经河流域为例,基于HECHMS构建了荥经河流域分布式水文模型,以2009~2018年23场洪水进行参数率定,4场洪水进行模型验证。通过参数敏感性分析和有效率定,模拟的洪水过程与实测洪水过程吻合较好,其中模拟洪峰流量平均误差为6.81%,平均纳什效率系数为0.84。可见构建的HEC-HMS洪水预报模型对荥经河流域有很好的模拟效果,可为西南山区其他中小河流的洪水预报提供借鉴和参考。 展开更多

关键词 荥经河流域 HEC-HMS水文模型 洪水预报 中小河流

在线阅读 下载PDF 职称材料

改进的KNN实时校正方法在山区中小流域的应用 被引量：5

8

作者 霍文博 高源 +2 位作者 李致家 金双彦 杨明祥 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期27-32,共6页

为提高山区中小流域实时洪水预报精度,提出了一种基于历史洪水学习的KNN实时校正方法(KNN-H法),并选择陕北黄土高原地区2个山区中小流域为研究区域,将其与传统KNN法和AR法进行对比,验证该方法的校正效果。结果表明:KNN法和KNN-H法的校... 为提高山区中小流域实时洪水预报精度,提出了一种基于历史洪水学习的KNN实时校正方法(KNN-H法),并选择陕北黄土高原地区2个山区中小流域为研究区域,将其与传统KNN法和AR法进行对比,验证该方法的校正效果。结果表明:KNN法和KNN-H法的校正精度总体高于AR法;KNN法和AR法不能有效降低预报结果的峰现时间误差,而KNN-H法校正结果峰现时间误差比校正前有明显降低;KNN-H法通过对历史洪水预报误差的学习,可有效解决KNN法在实时校正中因为预热期资料不足导致的校正精度不高问题;当预报洪水过程处于涨洪或退水阶段时,KNN-H法能够快速定位到历史洪水的相同阶段,分析历史预报误差后迅速对当前预报值做出校正;总体上KNN-H法校正精度高于传统KNN法。 展开更多

关键词 KNN实时校正法 洪水预报 山区中小流域 超渗产流模型 陕北地区

在线阅读 下载PDF 职称材料

SCS遥感水文模型在曹娥江流域应用研究 被引量：17

9

作者 高蕴珏 许有鹏 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 1992年第1期150-159,共10页

SCS 模型是美国水土保持局研制,用于小流域洪水计算的水文模型.本文结合曹娥江流域下垫而情况及遥感信息,对模型参数作适当修正.利用修正后的模型进行流域洪水计算,成果较满意。本研究表明修正后的 SCS 遥感水文模型,对我国东部中小流... SCS 模型是美国水土保持局研制,用于小流域洪水计算的水文模型.本文结合曹娥江流域下垫而情况及遥感信息,对模型参数作适当修正.利用修正后的模型进行流域洪水计算,成果较满意。本研究表明修正后的 SCS 遥感水文模型,对我国东部中小流域进行快速、准确洪水预报是可行的. 展开更多

关键词 SCS水文模型 洪水 卫星遥感

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于短时临近降水集合预报的中小河流洪水预报研究 被引量：16

10

作者 包红军 曹勇 +1 位作者 曹爽 王蒙 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期197-203,共7页

为了延长中小河流洪水预报预见期,建立了基于短时临近精细化网格降水集合预报的中小河流洪水预报模型。模型采用百分位映射订正技术,发展数值模式降水预报场与实况场映射关系,结合Bayesian模型,构建基于GRAPES-3KM模式和Time-Lag-Ensem... 为了延长中小河流洪水预报预见期,建立了基于短时临近精细化网格降水集合预报的中小河流洪水预报模型。模型采用百分位映射订正技术,发展数值模式降水预报场与实况场映射关系,结合Bayesian模型,构建基于GRAPES-3KM模式和Time-Lag-Ensemble融合技术的短时临近降水集合预报(最优集成、最大(95%分位数)、最小(5%分位数))格点场,作为GMKHM(Grid-and-Mixed-runoff-generation-and-Kinematic-wave-based Hydrological Model)的降水驱动,进行中小河流洪水逐小时实时滚动预报。选择新安江屯溪流域作为试验流域,对2020年汛期流域大洪水进行实时预报。检验结果表明,基于短时临近最优降水预报的中小河流洪水预报模型提前了7h预报出屯溪断面洪峰,洪峰误差为5.6%,峰现时差为-1h,比不考虑预见期降水的中小河流洪水预报提前了4h;基于短时临近最大、最小降水预报的中小河流洪水预报模型提前了13h预报出洪峰区间,并且自7月7日9时起滚动预报最大与最小预报跨度呈逐渐减少趋势。在中小河流洪水预报中引入短时临近集合预报降水,对提升中小河流洪水风险防控能力有重要意义。 展开更多

关键词 中小河流洪水预报 短时临近降水预报 GRAPES-3KM模式 Time-Lag-Ensemble 分布式水文模型 屯溪流域

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于TOPMODEL的中小河流分布式洪水预报模型及其应用 被引量：11

11

作者 梁汝豪 林凯荣 +2 位作者 林友勤 兰甜 卢鹏宇 《水利水电技术》 北大核心 2019年第9期62-68,共7页

近年来广东省中小河流洪水灾害频发,研究中小流域洪水预报模型对预防洪水灾害具有重要意义.本研究改进了传统的TOPMODEL模型,以栅格为单元构建了基于TOPMODEL的中小河流分布式洪水预报模型,并以高田水上游流域为研究对象,采用SCE-UA优... 近年来广东省中小河流洪水灾害频发,研究中小流域洪水预报模型对预防洪水灾害具有重要意义.本研究改进了传统的TOPMODEL模型,以栅格为单元构建了基于TOPMODEL的中小河流分布式洪水预报模型,并以高田水上游流域为研究对象,采用SCE-UA优选算法对1975-2008年的8场洪水进行参数优选,并对2010-2012年的4场洪水进行模型验证.模拟结果表明,本次预报在率定期和验证期平均确定性系数为0.85,径流深预报合格率为92%,峰现时间预报合格率为100%,模型模拟效果较为理想.用改进后的模型研究了某场洪水汇流过程不同时刻的空间分布情况,表明改进后的TOPMODEL模型能够直观地反映洪水的时空变化,模型具有一定的合理性和实用性. 展开更多

关键词 中小河流 TOPMODEL 分布式模型 洪水预报 高田水上游流域

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于流域地貌的中小河流致洪动态临界面雨量阈值研究 被引量：8

12

作者 包红军 林建 +1 位作者 曹爽 王蒙 《气象》 CSCD 北大核心 2020年第11期1495-1507,共13页

构建基于流域下垫面地形地貌的中小河流致洪动态临界面雨量阈值移植技术,旨在提出一种解决无资料中小流域洪水预警方法。选取影响中小河流致洪的四个流域特征信息:面积、河道坡度、土地利用类型和土壤类型,建立基于流域土壤饱和度的致... 构建基于流域下垫面地形地貌的中小河流致洪动态临界面雨量阈值移植技术,旨在提出一种解决无资料中小流域洪水预警方法。选取影响中小河流致洪的四个流域特征信息:面积、河道坡度、土地利用类型和土壤类型,建立基于流域土壤饱和度的致洪动态临界面雨量阈值与四个流域特征数据之间的指数模型;将指数模型移植至无资料或缺资料中小流域,根据待求的四个流域特征确定致洪动态临界面雨量阈值。选取我国东部亚热带季风气候区的淮河潢川流域、钱塘江屯溪与渔梁流域、太湖西苕溪与南苕溪流域五个中小流域为试验流域,以警戒洪水为例,结合流域长序列水文气象资料,基于GMKHM分布式水文模型分别推求出潢川、渔梁、西苕溪与南苕溪流域致洪动态临界面雨量阈值;依据建立的指数模型,推求确定屯溪流域致洪动态临界面雨量阈值,并与基于长序列水文气象资料反演出的动态临界面雨量阈值在屯溪流域35场典型洪水预警中的效果对比验证。结果表明,本研究构建的中小河流洪水致洪动态临界面雨量阈值模型与基于长序列水文气象资料的动态临界面雨量阈值反演模型在屯溪流域洪水预警效果相近,命中率为91.4%,对无资料中小河流洪水预报预警与山洪灾害预警均有一定的借鉴意义。 展开更多

关键词 中小河流洪水预警 动态临界面雨量阈值 指数模型 地形地貌 GMKHM分布式水文模型 中国东部

在线阅读 下载PDF 职称材料

考虑中小水库/塘坝影响的洪水预报研究 被引量：4

13

作者 马亚楠 李巧玲 +1 位作者 胡友兵 刘开磊 《水电能源科学》 北大核心 2022年第4期79-82,78,共5页

为提高水利工程密度较高流域的洪水预报精度,对资料匮乏地区的中小水库/塘坝,基于聚合虚拟思想,提出了一种虚拟水库拦蓄量计算方法,并与新安江模型进行耦合,构建考虑中小水库/塘坝影响的洪水预报方法,并在淮河息县和王家坝站点进行了验... 为提高水利工程密度较高流域的洪水预报精度,对资料匮乏地区的中小水库/塘坝,基于聚合虚拟思想,提出了一种虚拟水库拦蓄量计算方法,并与新安江模型进行耦合,构建考虑中小水库/塘坝影响的洪水预报方法,并在淮河息县和王家坝站点进行了验证。结果表明,考虑中小水库/塘坝的拦蓄作用,可显著提高模拟精度,尤其可有效改善中低洪水的模拟效果,确保了同一流域在同一参数体系下不同量级洪水模拟效果均较优。 展开更多

关键词 洪水预报 中小水库/塘坝 虚拟水库 新安江模型 淮河流域

在线阅读 下载PDF 职称材料

改进的非线性时变增益模型在北方旱区中小河流洪水预报中的应用 被引量：4

14

作者 王福东 蔡涛 +1 位作者 孙玉华 张利平 《水电能源科学》 北大核心 2018年第2期59-63,共5页

为分析改进后的非线性时变增益模型在北方旱区中小河流洪水预报中的适用性,引入改进的非线性时变增益模型,以辽宁西部两个典型旱区中小河流为例,定量分析改进模型在北方旱区中小河流洪水预报的精度,并对比分析改进前后的非线性时变增益... 为分析改进后的非线性时变增益模型在北方旱区中小河流洪水预报中的适用性,引入改进的非线性时变增益模型,以辽宁西部两个典型旱区中小河流为例,定量分析改进模型在北方旱区中小河流洪水预报的精度,并对比分析改进前后的非线性时变增益模型在北方旱区洪水预报的精度。结果表明,改进模型可重点考虑雨强和前期土壤湿度因素的影响,能够更加准确地反映降雨产流的非线性关系,在北方旱区中小河流洪水模拟精度上较改进前有较明显的改善,预报精度总体达到乙级标准。研究成果对于北方旱区中小河流洪水预报具有借鉴和参考价值。 展开更多

关键词 改进的非线性时变增益模型 洪水模拟 预报精度 北方旱区 中小河流

在线阅读 下载PDF 职称材料

伽玛分布地貌瞬时单位线在中小河流洪水预报中的应用

15

作者 刘攀 谢自银 刘宏伟 《水电能源科学》 北大核心 2017年第5期58-61,139,共5页

针对无资料或缺资料中小河流洪水预报问题,基于地貌瞬时单位线(GIUH)理论,利用更符合水文物理规律的伽玛分布函数来代替一般GIUH理论中的指数分布概率密度函数,考虑坡面汇流的传播时间,将坡地作为特殊河流计入地貌瞬时单位线,建立了具... 针对无资料或缺资料中小河流洪水预报问题,基于地貌瞬时单位线(GIUH)理论,利用更符合水文物理规律的伽玛分布函数来代替一般GIUH理论中的指数分布概率密度函数,考虑坡面汇流的传播时间,将坡地作为特殊河流计入地貌瞬时单位线,建立了具有水动力学基础的两参数伽玛分布GIUH汇流模型,采用Eagleson-Bras经验公式推求水动力学参数,采用半经验方法计算特征河长,减弱了模型对实测资料的依赖,并将该模型应用于广西西江水系双和流域。结果表明,利用该模型模拟的各场次洪水确定性系数均值为0.83,合格率为80%,模拟结果较好。 展开更多

关键词 地貌瞬时单位线 伽玛分布 中小河流 洪水预报 无资料地区

在线阅读 下载PDF 职称材料