基于多种混合模型的中长期水文预报研究

1

作者 魏兴 陈蒙恩 +3 位作者 周育琳 冉立波 史瑞博 邹建华 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第10期24-31,53,共9页

提高中长期水文预报的预测精度对于水资源调度、防汛抗旱以及农业生产等具有重要意义。为提高水文预报的精度,根据三峡库区万县站实测月径流序列,先采用互信息方法筛选预报因子,然后分别采用鲸鱼优化算法(WOA)、蝗虫优化算法(GOA)和麻... 提高中长期水文预报的预测精度对于水资源调度、防汛抗旱以及农业生产等具有重要意义。为提高水文预报的精度,根据三峡库区万县站实测月径流序列,先采用互信息方法筛选预报因子,然后分别采用鲸鱼优化算法(WOA)、蝗虫优化算法(GOA)和麻雀搜索算法(SSA)优化的长短期记忆(LSTM)神经网络,结合基于时变滤波器的经验模态分解(TVF-EMD)、自适应完全集合经验模态分解(CEEMDAN)和变分模态分解(VMD),建立多种混合预测模型,采用平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、纳什效率系数(NSE)、平均绝对百分比误差(MAPE)和相关系数R共5个指标评价模型的预报性能。结果表明:互信息法优选出的预报因子方案作为模型的输入可以提高预报精度,混合模型的预报精度均高于单一的LSTM模型,VMD-LSTM模型测试集的纳什效率系数值较LSTM模型提升了0.11;在混合模型中,VMD-SSA-LSTM模型预报精度高于CEEMDAN-LSTM和TVF-EMD-LSTM模型,通过预报因子筛选、数据预处理和集成稳健的优化算法能够提升单一的水文预报模型的精度。建立的VMD-SSA-LSTM模型可为流域的水资源管理和工农业生产提供参考。 展开更多

关键词 中长期水文预报 互信息方法 麻雀搜索算法 变分模态分解 三峡库区

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基于动态临界雨量的中小河流山洪预警方法及其应用 被引量：134

2

作者 刘志雨 杨大文 胡健伟 《北京师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期317-321,共5页

分析了国内外山洪预警预报技术的最新进展,提出了以分布式水文模型为基础,以动态临界雨量为指标的山洪预警预报方法,并在江西遂川江流域得到应用,以期为全国山洪监测预警系统的建设及山洪灾害防治提供参考依据.

关键词 分布式水文模型 中小河流 山洪预报 监测预警

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神经网络技术在水文系列中长期预报中的应用 被引量：14

3

作者 马炼 王银堂 张闻胜 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2002年第2期5-7,共3页

运用人工神经网络技术的基本原理,以降雨量作为基本影响因子,建立了流域年径流量的神经网络预报模型.在建模过程中,为保证计算快速收敛,重新定义了权重增量的计算公式.从两个流域的应用实例资料验证表明,模型基本合理、可靠,具有较好的... 运用人工神经网络技术的基本原理,以降雨量作为基本影响因子,建立了流域年径流量的神经网络预报模型.在建模过程中,为保证计算快速收敛,重新定义了权重增量的计算公式.从两个流域的应用实例资料验证表明,模型基本合理、可靠,具有较好的适应性和预报精度.由模型计算结果可以看出,将人工神经网络技术应用于流域年径流量的预报研究,是以系统的观点将降雨与径流作为输入和输出联系起来,它可为流域径流的中长期变化预测提供一条崭新而有效的途径. 展开更多

关键词 人工神经网络 非线性 水文 中长期预报 降雨量 径流量 预报 模型 神经元 误差逆转传播算法

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基于WA-GRNN模型的年径流预测 被引量：20

4

作者 覃光华 宋克超 +1 位作者 周泽江 何清燕 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期39-46,共8页

针对传统的中长期水文预测方法由于缺乏对水文要素本身内部结构和变化特性的描述,往往导致建模过程中确定模型结构、参数等存在盲目性,而以往常用预测模型收敛速度较慢、模型结构及参数优化复杂等问题,将小波分析(WA)和GRNN神经网络联... 针对传统的中长期水文预测方法由于缺乏对水文要素本身内部结构和变化特性的描述,往往导致建模过程中确定模型结构、参数等存在盲目性,而以往常用预测模型收敛速度较慢、模型结构及参数优化复杂等问题,将小波分析(WA)和GRNN神经网络联合使用,建立了中长期水文预测模型:即先应用WA揭示水文序列内部结构及变化特性,从而将原序列分为确定性成分和随机成分两部分,然后利用GRNN神经网络对确定性成分和随机成分分别进行模拟预测,最后将两部分结果叠加作为最终预测值。将该模型用于沱江中上游三皇庙水文站年径流的预测,并与传统方法进行对比。结果显示该模型预测效果较传统方法更好,能有效地揭示序列的时频结构和变化特性,对于生产应用具有较强的实际意义。 展开更多

关键词 GRNN神经网络 小波分析 年径流 中长期预测 水文时间序列

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基于分布式水文模型的中小河流洪水预报技术 被引量：63

5

作者 刘志雨 侯爱中 王秀庆 《水文》 CSCD 北大核心 2015年第1期1-6,共6页

中小河流大多位于资料短缺的山丘区,洪水具有突发性强、汇流时间快、预见期短以及分布广的特点。中小河流洪水预报首要目的和任务是预警预报,预报方式应以自动预报为主,以实现及时预警,最大程度地避免人员伤亡,减轻灾害损失。本文分析... 中小河流大多位于资料短缺的山丘区,洪水具有突发性强、汇流时间快、预见期短以及分布广的特点。中小河流洪水预报首要目的和任务是预警预报,预报方式应以自动预报为主,以实现及时预警,最大程度地避免人员伤亡,减轻灾害损失。本文分析了中小河流洪水预报的特点与难点,提出了中小河流洪水预报的思路及实用预报模型与方法,开展了基于分布式水文模型的中小河流洪水预报技术在新安江上游屯溪流域预警预报中的应用研究,以期为当前所开展的全国中小河流洪水预警预报系统建设提供参考。研究表明:分布式水文模型是资料短缺地区中小河流洪水预报的有效方法,基于分布式水文模型的洪水预报技术能够满足中小河流洪水自动预警预报的生产需要。 展开更多

关键词 中小河流 洪水预报 分布式水文模型 预警

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基于WA、ANN和水文频率分析法相结合的中长期水文预报模型的研究 被引量：11

6

作者 桑燕芳 王栋 +2 位作者 吴吉春 朱庆平 王玲 《水文》 CSCD 北大核心 2009年第3期10-15,9,共7页

针对传统中长期水文预报方法模拟预测结果精度低、未考虑水文不确定性因素的影响等问题,本文将小波分析(WA),人工神经网络(ANN)和水文频率分析法联合使用,建立了不确定性中长期水文预报模型:即在应用WA揭示水文序列变化特性的基础上,将... 针对传统中长期水文预报方法模拟预测结果精度低、未考虑水文不确定性因素的影响等问题,本文将小波分析(WA),人工神经网络(ANN)和水文频率分析法联合使用,建立了不确定性中长期水文预报模型:即在应用WA揭示水文序列变化特性的基础上,将原序列分为主序列和随机序列两部分,然后利用ANN对主序列进行模拟预测,对随机序列进行水文频率分析,最后将两部分结果叠加作为最终预测值。将该模型用于黄河河口地区作中长期水文预报,并与传统方法作对比,进行模型验证。结果显示:该模型能同时揭示序列的时、频结构和变化特性;预报值结果精度高;且合格率高;能定量分析和描述水文不确定性因素对预报结果的影响,可得到不同频率对应水文序列的模拟预测值。因此该模型的预报结果更加合理有效,对实际生产应用更具有指导意义。 展开更多

关键词 中长期水文预报 水文时间序列 小波分析 人工神经网络 水文频率分析法 不确定性

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基于栅格型新安江模型的中小河流精细化洪水预报 被引量：30

7

作者 姚成 李致家 +6 位作者 张珂 朱跃龙 刘志雨 黄迎春 龚珺夫 张锦堂 童冰星 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期19-25,共7页

为提高中小河流洪水预报的精细化水平,以栅格型新安江模型(GXM)为基础,考虑沿程水流再分配、库塘坝蓄泄及河道特征对产汇流过程的影响,采用针对性的定量化模拟方法,并基于模型参数与下垫面特征的定量关系,对模型参数空间分布进行推衍。... 为提高中小河流洪水预报的精细化水平,以栅格型新安江模型(GXM)为基础,考虑沿程水流再分配、库塘坝蓄泄及河道特征对产汇流过程的影响,采用针对性的定量化模拟方法,并基于模型参数与下垫面特征的定量关系,对模型参数空间分布进行推衍。以安徽横江为例,对GXM的精细预报能力进行验证。结果表明:GXM不仅可以实现对屯溪出口断面洪水过程的高精度预报,也可以不经重新率定,实现对流域内部嵌套断面洪水过程的高精度预报;GXM能够预报流量、土壤含水量、流速等不同水文要素的时空分布,可为中小河流洪水防控提供丰富的预报产品。 展开更多

关键词 栅格型新安江模型 精细化洪水预报 定量化模拟 参数空间分布 水文要素 中小河流

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多因子逐步回归周期分析在中长期水文预报中的应用 被引量：26

8

作者 葛朝霞 薛梅 宋颖玲 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期255-257,共3页

利用多因子逐步回归周期分析法建立长江宜昌站年平均流量的中长期水文预报模型．结果表明：所选优势因子主要是一组反映冷暖空气活动的指数，冷暖空气的活动和强度对宜昌的年平均流量影响很大；各优势因子的优势隐含周期4～9个不等，且... 利用多因子逐步回归周期分析法建立长江宜昌站年平均流量的中长期水文预报模型．结果表明：所选优势因子主要是一组反映冷暖空气活动的指数，冷暖空气的活动和强度对宜昌的年平均流量影响很大；各优势因子的优势隐含周期4～9个不等，且普遍都具有25a和22a的变化周期；多因子逐步回归周期分析法对长江宜昌站年平均流量的拟合和试预报合格率都达到了100％，具有较高的可信度． 展开更多

关键词 中长期水文预报 逐步回归 优势因子 优势隐含周期 宜昌站

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基于SpringBoot框架的中长期水文预报系统设计与开发 被引量：16

9

作者 邵健伟 梁忠民 +2 位作者 王军 胡义明 李彬权 《水电能源科学》 北大核心 2020年第4期6-9,5,共5页

鉴于中长期水文预报能有效为宏观防洪形势分析和水资源管理提供科学依据,提出了Java环境下基于SpringBoot框架开发的中长期水文预报系统。该系统集成了包含随机森林、支持向量机、小波分析、贝叶斯模型平均等多种模型方法的Python模型... 鉴于中长期水文预报能有效为宏观防洪形势分析和水资源管理提供科学依据,提出了Java环境下基于SpringBoot框架开发的中长期水文预报系统。该系统集成了包含随机森林、支持向量机、小波分析、贝叶斯模型平均等多种模型方法的Python模型库以提高开发效率;采用了基于RabbitMQ技术的异种语言调用与基于RESTful技术的轻量级接口设计以降低系统响应时间。并搭建了全国主要江河流域共10个断面的中长期水文预报系统作为示例进行分析,实现了中长期水文预报业务化运行,可为同类系统开发提供参考示范。 展开更多

关键词 中长期水文预报 SpringBoot框架 Python模型库 业务化运行

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基于流溪河模型的中小河流洪水预报方法 被引量：18

10

作者 陈洋波 覃建明 +2 位作者 王幻宇 董礼明 陈华 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2017年第7期12-19,共8页

针对中小河流缺乏河道断面资料而无法实际应用分布式水文模型的问题,以流溪河模型为原型,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,通过实测洪水资料优选模型参数,提出了中小河流洪水预报的流溪河改进模型。应用于江西省... 针对中小河流缺乏河道断面资料而无法实际应用分布式水文模型的问题,以流溪河模型为原型,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,通过实测洪水资料优选模型参数,提出了中小河流洪水预报的流溪河改进模型。应用于江西省典型中小河流——太平江流域的结果表明:河道分级越多,模型模拟的洪水的洪峰流量越大、次洪径流系数越大;洪峰出现时间越提前,模拟的洪水过程的效果越好,精度越高;改进的流溪河模型对50场洪水模拟的相关系数达0.92,洪峰误差均值为5.54%,最大不超过20%,平均峰现时间差为0 h;洪水过程的预报结果可评定为甲等。该模型可应用于中小河流实时洪水预报中。 展开更多

关键词 中小河流 洪水预报 流溪河模型 卫星遥感 灾害预警 分布式水文模型

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时间序列分解模型在水文要素中长期预报中的应用 被引量：23

11

作者 张闻胜 王银堂 《水文》 CSCD 北大核心 2001年第1期21-24,共4页

基于时间序列分解法，建立了降雨、水库来水的中长期预报模型。引入灰色系统理论来分离趋势项，并应用反馈模拟校正技术对预报结果作出实时校正，从预报结果可以看出，所建模型具有较好的适应性和预报精度。

关键词 时间序列 中长期水文预报 灰色系统 实时校正

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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

12

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

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数字水系分级对流溪河模型中小河流洪水预报的影响 被引量：5

13

作者 覃建明 陈洋波 +2 位作者 王幻宇 张嘉扬 李明亮 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2018年第12期57-63,共7页

为了探讨流溪河模型在中小河流洪水预报中的适用性,以及基于DEM的数字水系提取和分级对流域洪水预报的影响,构建了江西省龙华江流域洪水预报流溪河模型,采用PSO算法优选模型参数,最后验证模型并讨论了数字水系分级对流域洪水预报的影响... 为了探讨流溪河模型在中小河流洪水预报中的适用性,以及基于DEM的数字水系提取和分级对流域洪水预报的影响,构建了江西省龙华江流域洪水预报流溪河模型,采用PSO算法优选模型参数,最后验证模型并讨论了数字水系分级对流域洪水预报的影响。结果表明:随着数字水系分级变多,流域洪水峰值增大、峰现时间提前、径流系数越大、模拟过程越接近实测值;采用流溪河模型进行中小河流洪水预报时,不能采用1级数字水系构建模型,适宜采用3级水系构建模型;流溪河模型采用PSO算法的自动优选模型参数,实际应用中只需要一场具有代表性的实测洪水过程就可以优选模型参数,有效提高了模型的性能;基于3级水系构建龙华江流域洪水预报流溪河模型,采用PSO算法优选模型参数,对50场洪水过程的模拟结果与实测值吻合很好,模型可用于龙华江流域实时洪水预报。 展开更多

关键词 洪水预报 中小河流 分布式水文模型 流溪河模型 数字水系

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田头水流域暴雨洪水预报的流溪河模型研究 被引量：6

14

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

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第二松花江流域水电厂综合中长期水文预报的分析研究

15

作者 范垂仁 谢武贤 +2 位作者 关志成 冷雪 范思毅 《水文》 CSCD 北大核心 2004年第2期31-34,54,共5页

基于对第二松花江流域上游小山、松山、两江水电站中长期水文预报研究成果,论述了综合中长期水文预报的研究思路和定性预报、定量预报的分析研究方法。该研究通过2002年实践检验,具有较高的预报精度。

关键词 中长期水文预报 水文统计 环流特征量 太阳黑子 第二松花江

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水文时间序列概率预报方法的通用架构 被引量：8

16

作者 桑燕芳 李鑫鑫 +1 位作者 谢平 刘勇 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期611-618,共8页

在准确揭示水文过程变化特性的基础上开展中长期(月尺度及以上)水文预报,是掌握未来水文情势和演变规律,以及研究解决实际水文水资源问题的重要基础.水文时间序列预报方法是揭示未来水文情势和演变规律的重要技术手段.本文首先梳理了目... 在准确揭示水文过程变化特性的基础上开展中长期(月尺度及以上)水文预报,是掌握未来水文情势和演变规律,以及研究解决实际水文水资源问题的重要基础.水文时间序列预报方法是揭示未来水文情势和演变规律的重要技术手段.本文首先梳理了目前常用的各类水文序列预报方法,分析讨论了各方法的基本原理和主要缺陷.然后,通过综合分析相关研究成果,总结得到关于水文序列预报方法的4点重要认识:序列预报前应进行序列分解;序列中确定成分和随机成分应分别建模预报;序列预报结果需要估计不确定性;模型集成效果常常优于单个模型效果.最后,提出一个水文时间序列概率预报方法的通用架构.利用该通用架构能够克服常规模型或方法的缺陷,进行物理成因分析的基础上,针对水文序列中不同特性的确定成分和随机成分别进行分析,既可得到准确的确定性预报结果,又可对预报结果的不确定性进行定量评估,并可提高最终预报结果的合理性和可靠性. 展开更多

关键词 水文过程 中长期水文预报 不确定性 概率预报 分解合成

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不同时间尺度的中长期水文预报研究 被引量：12

17

作者 林沛榕 张艳军 +2 位作者 冼翠玲 蒋婷 张利平 《水文》 CSCD 北大核心 2017年第6期1-8,共8页

为研究中长期水文预报时间尺度对预报精度的影响,选取最近邻抽样回归模型与基于小波分析的组合模型对长江干流典型断面不同时间尺度的径流序列进行中长期径流预报。将1980~2012年的逐日径流资料经过时间聚集方法转换成三天、周、旬、半... 为研究中长期水文预报时间尺度对预报精度的影响,选取最近邻抽样回归模型与基于小波分析的组合模型对长江干流典型断面不同时间尺度的径流序列进行中长期径流预报。将1980~2012年的逐日径流资料经过时间聚集方法转换成三天、周、旬、半月、月、双月、季、半年、九月、年等10个不同时间尺度,对高场、寸滩、宜昌、螺山、汉口、大通6个典型断面的径流进行拟合和预报。结果表明:随着预报时间尺度增加,预报精度呈现先降低后提高的趋势,其中,在月时间尺度上预报效果最差,三天和年尺度上预报效果相对较好。 展开更多

关键词 中长期水文预报 时间尺度 最近邻抽样回归模型 小波分析

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基于HEC-HMS的西南山区中小河流洪水预报研究 被引量：7

18

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

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抚仙湖流域中长期水文预报方法研究 被引量：3

19

作者 李桓 关志成 朱诗芳 《安徽农业科学》 CAS 2013年第12期5535-5536,共2页

为了提高中长期水文预报的精度和可靠度,采用周期均值叠加、平稳时间序列和人工神经网络3种方法,建立抚仙湖流域年降雨量中长期预报模型,通过对比分析,探究适用于抚仙湖流域的中长期水文预报方法。

关键词 周期均值叠加 平稳时间序列 人工神经网络 中长期水文预报 抚仙湖流域

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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

20

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

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