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基于宽度学习系统的云南省多源降水数据融合模型研究
1
作者 周媛媛 杨晓辉 肖天贵 《高原气象》 北大核心 2025年第2期475-491,共17页
准确的降水量是精准预报降水引发的相关灾害的前提条件和基础,因此,获取准确的降水量显得十分必要。为此,本研究搭建了一个基于宽度学习系统(Broad learning system,BLS)的多源降水融合模型,以获取更准确的降水数据。以云南省为研究区域... 准确的降水量是精准预报降水引发的相关灾害的前提条件和基础,因此,获取准确的降水量显得十分必要。为此,本研究搭建了一个基于宽度学习系统(Broad learning system,BLS)的多源降水融合模型,以获取更准确的降水数据。以云南省为研究区域,选用2014年4月至2017年12月的3B42V7、IMERG、GSMaP、CMORPH、PERSIANN卫星数据以及雨量计数据作为源数据,加入经纬度信息,进行多源数据融合。留一年交叉验证法(Leave-one-year-out cross validation,LOYOCV)用于验证所提融合模型的性能,并使用相关系数(Pearson’s correlation coefficient,CC)、均方根误差(Root-mean square error,RMSE)、平均绝对误差(Mean absolute error,MAE)、纳什效率系数(Nash-Sutcliffe coefficient of efficiency,NSE)和克林-古普塔效率系数(Kling-Gupta efficiency,KGE)等统计指标量化在不同时空尺度上的融合降水量的准确性。同时,分别对比了基于支持向量机(Support vector machine,SVM)和深度神经网络(Deep neural network,DNN)的融合模型,评估了经纬度信息在所提融合模型中的效力。在LOYOCV中,BLS融合降水的日平均CC、RMSE、MAE、NSE均优于5个卫星产品。在时间尺度上,融合降水能够捕捉实际雨量计降水的时间趋势,且能较准确地估计2017年云南省的暴雨量;BLS融合降水在雨季(5-10月)和干季(11月到次年4月)均优于5个卫星产品中表现最好的CMORPH降水产品。在空间尺度上,相比5个卫星产品,BLS融合降水能在大部分地区表现出最高的CC、NSE以及最小的RMSE、MAE。BLS融合模型对实际降水的模拟能力高于SVM融合模型,且相对于DNN模型用时更短、更高效。此外,经纬度信息的加入能提升融合降水的准确性。总之,考虑了经纬度信息的基于BLS的多源降水融合模型能够提升云南省降水量的准确性,在多源降水数据融合领域有一定的应用价值。 展开更多
关键词 多源降水数据 数据融合 宽度学习系统 经纬度信息
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基于多重精度降雨数据的北京市极端降雨事件研究
2
作者 张伟 王璇 +1 位作者 孙慧超 李俊奇 《水资源保护》 北大核心 2025年第2期123-132,157,共11页
基于北京基本站1987—2016年逐分钟精度降雨数据,利用Kruskal-Wallis检验对1 min、1 h、3 h、6 h等不同精度数据获取的极端降雨事件样本进行统计分析,比较短历时极端降雨(SEP)、长历时极端降雨(LEP)、持续性极端降雨(PEP)3类极端降雨事... 基于北京基本站1987—2016年逐分钟精度降雨数据,利用Kruskal-Wallis检验对1 min、1 h、3 h、6 h等不同精度数据获取的极端降雨事件样本进行统计分析,比较短历时极端降雨(SEP)、长历时极端降雨(LEP)、持续性极端降雨(PEP)3类极端降雨事件降雨特征指标的差异,并利用Sen’s斜率、Mann-Kendall检验、有序聚类等方法探究了极端降雨事件的时间变化规律。结果表明:北京市极端降雨以LEP事件为主,降雨数据精度会显著影响降水量和降雨历时的统计结果,1 h精度降雨数据可基本反映极端降雨事件的主要时间特征;数据精度差异会造成极端降雨事件的降雨集中度和降雨集中期识别出现偏差,北京市极端降雨多分布于6—10月,并主要集中在7—8月,但9—10月仍存在PEP事件出现的可能;SEP和LEP事件多出现在夜间,而PEP事件在7—12时更易形成降雨峰值,对居民紧急避险和内涝应急响应造成更高潜在风险;在统计年限内,数据精度差异对降水量和降雨频率趋势预测结果的影响并不显著,但会使得降雨历时预测不确定性增加,降雨特征指标突变年份产生“跳跃”;PEP事件的降水量、降雨频率、降雨历时和降雨集中度受数据精度影响较小。 展开更多
关键词 极端降雨事件 多重精度降雨数据 Kruskal-Wallis检验 Sen’s斜率法 MANN-KENDALL检验 有序聚类法 北京市
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LSTM和EnKF在农业土壤降雨径流模拟中的应用
3
作者 林琳 高肇天 +2 位作者 丁一家 胡小龙 张中彬 《湖北农业科学》 2025年第5期70-79,共10页
降雨量与径流的关系对农业地区的水资源调配及水土资源保护具有重要意义,但在小流域范围内,不同土地利用类型下降雨径流过程难以预测。基于LSTM模型、新安江模型以及EnKF技术,探讨数据驱动机器学习模型对不同土地利用方式下降雨径流过... 降雨量与径流的关系对农业地区的水资源调配及水土资源保护具有重要意义,但在小流域范围内,不同土地利用类型下降雨径流过程难以预测。基于LSTM模型、新安江模型以及EnKF技术,探讨数据驱动机器学习模型对不同土地利用方式下降雨径流过程的模拟效果,并与SWAT水文模型模拟效果进行对比;研究EnKF对新安江模型不同水文参数集合的估计效果和滤波估计参数的规律,并基于率定的参数对不同农业土地利用类型的径流过程进行模拟。结果表明,径流在土面坡度略小时的高径流情况以及在土面坡度较大时的低径流过程更易被学习到;SWAT模型模拟精度及稳定性比LSTM模型差,但其可以在一定程度反映当地土壤水文条件,便于进行成因分析;EnKF技术具有参数更新和参数估计功能,能够优化新安江水文模型的径流模拟效果。 展开更多
关键词 降雨径流模拟 数据驱动 数据同化 LSTM ENKF 新安江模型 土地利用方式 优化预测
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基于多源融合降水数据的雨量站网适用性评估方法
4
作者 秦鼎超 张行南 +3 位作者 张自航 李佳 牟时宇 方园皓 《人民长江》 北大核心 2025年第3期106-115,共10页
面雨量计算精度对水文预报结果有重要影响,雨量站分布是否合理决定面雨量计算的可靠性。传统雨量站网评价主要基于站网密度指标,缺少完整的指标体系。因此,基于多源融合降水数据CMPAS提供的降水空间分布信息,考虑降雨因素、下垫面因素... 面雨量计算精度对水文预报结果有重要影响,雨量站分布是否合理决定面雨量计算的可靠性。传统雨量站网评价主要基于站网密度指标,缺少完整的指标体系。因此,基于多源融合降水数据CMPAS提供的降水空间分布信息,考虑降雨因素、下垫面因素等特征,提出了一套评估流域雨量站网适用性的方法。从站点实测降雨数据质量、站点分布、面雨量计算精度3个方面对雨量站网的适用性进行评估,并基于构建的评价体系对大渡河流域现有雨量站网进行论证。结果表明:①大渡河流域当前站网的面雨量计算精度受站网密度和降雨空间分布的综合影响,有9个分区面雨量计算相对误差大于10%,其中有5个分区位于下游区域。②上游区域面雨量整体小且分布均匀的分区即使站网稀疏,面雨量计算精度仍较高;中下游地区面雨量估计误差普遍较高,这与降雨空间变异性大以及站网整体沿河谷地带的不均匀分布有关。相较于传统重点分析雨量站分布密度的站网评估手段,该评价体系能更综合地评估流域站网分布情况。 展开更多
关键词 雨量站网 降雨空间分布 降水数据 CMPAS 大渡河流域
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降雨事件下西南岩溶区地下水环境背景值获取方法探究
5
作者 彭聪 梁建宏 +3 位作者 潘晓东 任坤 曾洁 蒋丹丝 《地球科学与环境学报》 北大核心 2025年第1期67-81,共15页
地下水环境背景值是进行地下水超标成因判定及人为活动对地下水环境影响识别的重要标尺。西南岩溶区降雨丰富且时间不均,受降雨影响,岩溶地下水循环迅速,因此,探究降雨事件下西南岩溶区地下水环境背景值获取方法具有重要意义。分别利用... 地下水环境背景值是进行地下水超标成因判定及人为活动对地下水环境影响识别的重要标尺。西南岩溶区降雨丰富且时间不均,受降雨影响,岩溶地下水循环迅速,因此,探究降雨事件下西南岩溶区地下水环境背景值获取方法具有重要意义。分别利用水化学图法、Grubbs法和水化学图结合Grubbs法对降雨前后的水化学指标进行异常数据识别,并对比分析各方法识别异常数据效果,计算各指标的背景特征值。结果表明:在降雨前后,不同异常数据识别方法得出的地下水环境背景特征值均存在不同程度的差异,其中水化学图结合Grubbs法可将降雨事件的影响降至最低;水化学图结合Grubbs法在降雨前识别异常数据22组,降雨后异常数据识别率为79.2%(19组),重复率为70.8%(17组),且在降雨前后得出的背景特征值聚集性更好,差异性更小。综上所述,降雨事件会影响岩溶区地下水环境背景值统计和表征,而水化学图结合Grubbs法为最优的降雨事件异常数据识别方法,建议地下水采样应尽量避开降雨事件,从而更准确地获取岩溶区地下水环境背景值。 展开更多
关键词 地下水 环境背景值 水化学图法 Grubbs法 异常数据 马氏距离 降雨事件 岩溶区
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基于卫星遥感数据的任意地区双变量降雨事件概率模型构建与应用
6
作者 吴晨光 左秦朝 +1 位作者 张洁 严周欣荣 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第1期59-70,共12页
滑坡是常见的地质灾害,降雨是主要诱发因素。构建精确的降雨事件概率模型对于准确识别滑坡灾害的高风险区以及制定科学合理的防灾减灾策略至关重要。然而,由于缺少降雨数据,当前仅少数地区建立了双变量降雨事件概率模型。本文提出了一... 滑坡是常见的地质灾害,降雨是主要诱发因素。构建精确的降雨事件概率模型对于准确识别滑坡灾害的高风险区以及制定科学合理的防灾减灾策略至关重要。然而,由于缺少降雨数据,当前仅少数地区建立了双变量降雨事件概率模型。本文提出了一种基于卫星遥感降雨数据的任意地区双变量降雨事件概率模型构建方法。首先,通过网络爬虫技术批量自动获取全球任意地区的卫星遥感降雨时间序列。以临海市邵家渡街道为例,依据降雨事件间隔时间,将连续降雨时间序列划分为独立降雨事件,提取降雨量和降雨历时等变量。在此基础上,基于Copula函数建立双变量降雨事件概率模型,并利用K-S检验评估模型拟合优度。进一步地,阐述了双变量降雨事件概率模型中重现期的定义,并与单变量降雨事件概率模型分析结果进行了对比。最后,构建了浙江省各地区的双变量降雨事件概率模型,揭示了省内降雨变量的空间分布。建立的双变量降雨事件概率模型为降雨诱发滑坡风险评估提供了精确的降雨数据支撑。 展开更多
关键词 卫星遥感数据 降雨变量 COPULA函数 双变量降雨事件概率模型
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基于耦合机理模型与数据模型的城市管网运行风险预测 被引量：1
7
作者 龙岩 曲佳 +3 位作者 左向阳 李韫昱 刘子维 陆寅飞 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第4期12-24,共13页
【目的】全球极端气候事件频发、城市化进程加快,致使城市内涝问题日益严峻,城市管网排水压力显著增大,及时判断管网运行状况显得尤为重要。【方法】以广州市黄埔区文涌排涝片为研究对象,基于SWMM模型构建洪涝过程分析机理模型,研判不... 【目的】全球极端气候事件频发、城市化进程加快,致使城市内涝问题日益严峻,城市管网排水压力显著增大,及时判断管网运行状况显得尤为重要。【方法】以广州市黄埔区文涌排涝片为研究对象,基于SWMM模型构建洪涝过程分析机理模型,研判不同降雨情景管段充满度情况;然后,基于单井、多井计算模式构建数据模型,对城市管段充满度进行预测,并选最适合的数据模型;最后,基于改进的层次分析法和综合风险指数法,对城市管网运行风险进行评价。【结果】结果表明:(1)基于多井计算模式的决策树模型精度最优,RMSE为0.077,MAE为0.030,单次工况运行时间较SWMM模型提升60万倍。(2)在敏感点聚集区社会因素对管网运行风险影响最大,所占权重为0.72;在敏感点非聚集区经济因素对管网运行风险影响最大,所占权重为0.68。【结论】基于多井计算模式的决策树模型可满足城市内涝应急响应的精度和时效性要求;城市不同区域对管网运行风险的约束因素不同,需要因地制宜提出改进措施。 展开更多
关键词 机理模型 数据模型 耦合 管网运行风险 管段充满度 气候变化 城市内涝 降雨
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基于土壤水分数据同化的降雨型滑坡预警
8
作者 蔡雨菲 邵伟 +4 位作者 马燮铫 董建志 张永根 倪钧钧 杨宗佶 《水文》 北大核心 2025年第1期53-60,共8页
在土壤水分数据同化及滑坡预警中,土壤水力参数的反演显著影响模拟结果的准确性。将窗口粒子滤波(PBS)数据同化方法与基于Rosetta传递函数的土壤水力参数初始化方法(Rosetta方法)相结合,并通过虚拟算例和实际案例评估PBS-Rosetta在提高... 在土壤水分数据同化及滑坡预警中,土壤水力参数的反演显著影响模拟结果的准确性。将窗口粒子滤波(PBS)数据同化方法与基于Rosetta传递函数的土壤水力参数初始化方法(Rosetta方法)相结合,并通过虚拟算例和实际案例评估PBS-Rosetta在提高参数反演精度及滑坡水文模拟准确性方面的作用。结果表明,PBS-Rosetta在虚拟算例中能够获得准确的后验参数,提升滑坡水文模拟的准确性;在四川省都江堰银洞子沟滑坡堆积体的应用中,PBS-Rosetta成功预警了2018年6月26日发生的泥石流灾害。鉴于PBS-Rosetta在提高参数反演及滑坡水文模拟精度方面的显著作用,建议将其推广应用于降雨型滑坡预警领域。 展开更多
关键词 降雨型滑坡 土壤水力参数 土壤传递函数 数据同化 滑坡灾害预警
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基于大语言模型的洪涝灾害统计调查 被引量：1
9
作者 李强 赵铜铁钢 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第9期60-75,共16页
【目的】洪涝灾害统计调查是变化环境下区域防灾减灾和洪涝风险管理的重要依据。大语言模型在水利工程领域展现出强大应用潜力,为充分利用其语义理解和信息抽取能力,提出基于大语言模型的洪涝灾害统计调查方法,全过程实现大语言模型自... 【目的】洪涝灾害统计调查是变化环境下区域防灾减灾和洪涝风险管理的重要依据。大语言模型在水利工程领域展现出强大应用潜力,为充分利用其语义理解和信息抽取能力,提出基于大语言模型的洪涝灾害统计调查方法,全过程实现大语言模型自主的互联网数据统计调查。【方法】面向北京“7·21”“23·7”和珠江流域“22·6”、南方地区“24·4”暴雨洪涝灾害,采用大语言模型统计调查危险程度和损失情况。【结果】结果表明,统计调查准确率随大语言模型温度参数升高而降低,当温度参数为0时准确率最高。北京“7·21”暴雨洪涝灾害的房屋倒塌数量、受灾人口和直接经济损失准确率超过90%,农作物受灾面积和洪峰流量的空检率超过40%;“23·7”暴雨洪涝灾害准确率更高,房屋倒塌数量、死亡失踪人口、受灾人口、农作物受灾面积和洪峰流量的准确率均超过90%。珠江流域“22·6”暴雨洪涝灾害的石角站洪峰流量和飞来峡最大入库流量准确率超过90%,北江流域最大小时降雨量和平均降雨量的准确率分别为83%和61%;南方地区“24·4”暴雨洪涝灾害石角站洪峰流量的准确率为89%,飞来峡最大入库流量、北江流域最大小时降雨量和平均降雨量的空检率超过70%。【结论】大语言模型适用于洪涝灾害数据统计调查,可以为水旱灾害防御工作提供数据支撑。 展开更多
关键词 洪涝灾害 统计调查 大语言模型 互联网数据 信息抽取 气候变化 风险评估 降雨
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基于模糊聚类软划分法的广东省典型流域设计雨型研究
10
作者 左斌斌 谭超 +3 位作者 程涛 钟伟强 刘志敏 李泽君 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第9期108-117,共10页
【目的】设计雨型作为无资料地区计算设计洪水的重要组成部分之一,对设计洪水的洪峰流量和时程分配具有显著影响。随着气候变化的影响,原有的雨型可能发生变化,需要通过延长水文序列,来进一步研究雨型的变化情况。【方法】采用Mann-Kend... 【目的】设计雨型作为无资料地区计算设计洪水的重要组成部分之一,对设计洪水的洪峰流量和时程分配具有显著影响。随着气候变化的影响,原有的雨型可能发生变化,需要通过延长水文序列,来进一步研究雨型的变化情况。【方法】采用Mann-Kendall趋势检验法和模糊聚类软划分法,选取广东省内的4个典型流域,涉及12个雨量站点的年最大24 h和72 h的降雨过程作为研究对象。基于指标体系构建模糊等价矩阵,运用模糊聚类法计算得出不同历时下的设计雨型。【结果】结果表明:年最大24 h和72 h的降雨量在洞冠水流域呈现出增加的趋势,白芒站年最大24 h降雨量变化速率最大,为0.96 mm/a;而在榕江北河流域则呈现出减少的趋势,富口站年最大72 h降雨量变化速率为-1.25 mm/a。同时,各典型流域的设计雨型均呈现出复合型雨峰的特点,且主雨峰在总降雨量中的占比没有明显差异,主要不同体现在降雨的时程分配上。【结论】与《广东省暴雨径流查算图表使用手册》中的设计雨型相比,主雨峰的控制时段发生了改变。研究结果不仅可为典型流域的设计洪水计算提供有价值的参考,同时也为无资料地区的暴雨雨型研究提供思路。 展开更多
关键词 广东省 模糊聚类软划分法 降雨 Mann-Kendall趋势检验 设计雨型 气候变化 无资料地区暴雨雨型 洪水预报
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基于多源降水融合数据的江苏省降雨侵蚀力时空特征
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作者 鞠艳 杨星 +2 位作者 齐斐 夏骑兵 张雯叶 《水土保持通报》 北大核心 2025年第2期241-250,共10页
[目的]研究江苏省不同的时间和空间尺度的降雨侵蚀力及其侵蚀密度特征,为区域降雨侵蚀力预测和土壤侵蚀控制的重要参考。[方法]基于江苏省96个气象观测站点的降雨数据和GPM IMERG,ERA5降水产品,研发了一种基于站点—卫星降水融合的降雨... [目的]研究江苏省不同的时间和空间尺度的降雨侵蚀力及其侵蚀密度特征,为区域降雨侵蚀力预测和土壤侵蚀控制的重要参考。[方法]基于江苏省96个气象观测站点的降雨数据和GPM IMERG,ERA5降水产品,研发了一种基于站点—卫星降水融合的降雨侵蚀力计算方法,重建了江苏省2001—2023年降雨侵蚀力,并进一步研究其侵蚀密度及易发区划分。[结果]①该方法具有一定的可靠性,融合降雨侵蚀力相较于卫星降雨侵蚀力和站点降雨侵蚀力,具有较高的相关系数、较小的偏差和均方根误差,能有效捕捉降雨侵蚀力的高值,减少不确定性和误差。②2001—2023年江苏省多年平均降雨侵蚀力为4709.39 MJ·mm/(hm^(2)·h·a),空间分布为北低南高,季节差异明显,夏季多冬季少。③2001—2023年江苏省年降雨侵蚀力呈增加趋势,气候倾向率季节存在差异,春季、夏季和秋季研究区南部呈显著的增加趋势,北部呈不显著的下降趋势,冬季反之。④江苏省年侵蚀密度为4.96 MJ/(hm^(2)·h),空间分布呈北高南低,降雨侵蚀最易发区为徐州市东部、连云港市北部和镇江市西部、南京市北部零星地区,不易受侵蚀的区域为扬州市和泰州市地区。[结论]基于站点—卫星降水融合方法估算区域降雨侵蚀力较为可靠,减少不确定性和误差,提高了卫星遥感反演降水在土壤水蚀领域的应用精度。 展开更多
关键词 降雨侵蚀力 IMERG ERA5 降水融合数据 侵蚀密度
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中国月尺度降雨型滑坡发生概率研究
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作者 许冲 代克滨 +10 位作者 薛智文 黄远东 谢晨晨 李涛 张志强 朱登杰 赵斌滨 刘毅 孔小昂 高会然 邵霄怡 《地质力学学报》 北大核心 2025年第5期960-971,共12页
降雨是中国山区滑坡的主要触发因子,滑坡在时间上具有显著的季节性集中特征。为实现对中长期地质灾害风险的定量识别,构建适用于全国尺度的月尺度降雨型滑坡发生概率评估框架,揭示降雨与滑坡发生的时空响应规律。基于全国1 km分辨率月... 降雨是中国山区滑坡的主要触发因子,滑坡在时间上具有显著的季节性集中特征。为实现对中长期地质灾害风险的定量识别,构建适用于全国尺度的月尺度降雨型滑坡发生概率评估框架,揭示降雨与滑坡发生的时空响应规律。基于全国1 km分辨率月度降雨数据,采用Patch分块的长短时记忆网络(LSTM)构建月降雨预测模型,验证其在月尺度的时空连续性与精度表现。以云南省4次典型强降雨事件(德宏州2020年、大关县2021年、贡山县2020年与2022年)为样本,建立包含8503条滑坡数据的降雨触发滑坡数据库,融合地形、地质、水文与气候等多源因子,采用逻辑回归与梯度提升树模型构建降雨–滑坡发生概率模型。利用全国月度降雨预测结果进行概率映射,形成全国月尺度滑坡发生概率分布图,并通过AUC、PR-AUC与Brier分数等指标开展精度评估。全国月度降雨预测结果与台站观测数据的平均绝对误差为14.6 mm,均方根误差为35.1 mm,决定系数R^(2)为0.51,表明Patch-LSTM模型在月尺度预测中表现良好。概率模型的AUC值达到0.83,PR-AUC为0.78,Brier分数为0.17,显示预测稳定性较高。结果表明,滑坡发生概率呈现“前后低、中间高”的年变化趋势,6—8月为高发期;空间上高风险区集中于西南(藏东南、四川中部、云南南部)、华南(桂东北、粤中)及华东(浙南、闽北)等地。滑坡概率与月降雨量呈显著正相关,说明降雨是主控驱动力,地形起伏与地层破碎度对其具有放大作用。建立的月尺度降雨型滑坡概率评估框架实现了从典型事件到全国尺度的可推广应用,揭示了降雨驱动下滑坡发生的时空规律。研究成果可为地质灾害风险普查、汛期防灾准备与中期风险预警提供科学依据,并为构建中国国家地质灾害中长期风险预测体系提供技术支撑。 展开更多
关键词 月尺度 降雨型滑坡 发生概率 数据驱动建模 空间分布特征 地质灾害危险性评估
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降雨监测与预报技术在防洪减灾中的应用进展 被引量：9
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作者 原文林 杨逸凡 +2 位作者 赵小棚 郭进军 胡少伟 《人民长江》 北大核心 2024年第8期8-14,22,共8页
洪水灾害突发性强,成灾速度快,对人民生命和财产安全造成较大的威胁。降雨作为洪水灾害致灾因子,数据的精确度对防洪减灾具有重要意义。以降雨监测与预报技术为切入点,对雨量站点观测、天气雷达降雨估计及预报、降雨数值预报、卫星遥感... 洪水灾害突发性强,成灾速度快,对人民生命和财产安全造成较大的威胁。降雨作为洪水灾害致灾因子,数据的精确度对防洪减灾具有重要意义。以降雨监测与预报技术为切入点,对雨量站点观测、天气雷达降雨估计及预报、降雨数值预报、卫星遥感反演的现状进行了总结,通过分析时空降尺度方法及多源数据融合技术在降雨监测与预报中的应用,揭示了其在提升降雨数据“量”与“型”准确度方面的效果。研究表明:降雨监测与预报技术在当前取得了显著进展,但在山丘区和城市环境空间的复杂地形方面仍面临分辨率受到限制及精确性、时效性不足的问题。多源数据融合能提高降雨数据精度、时空覆盖能力和预测准确性,优化算法模型、融合“空-天-地”多源数据形成高分辨率预报是未来的研究方向。 展开更多
关键词 降雨监测 降雨预报 防洪减灾 卫星遥感 天气雷达 数值预报 降尺度 多源数据融合
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基于多源数据与机器学习的降雨型滑坡灾害危险性动态预警 被引量：6
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作者 付杰 张青 仉文岗 《地质论评》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期217-218,共2页
降雨型滑坡灾害是三峡库区发育的主要地质灾害之一,区域滑坡灾害危险性预警对滑坡风险减缓有重要意义。针对区域滑坡灾害危险性预警的时效性等问题,本文以重庆市云阳县为研究区,提出了基于多源数据与机器学习的滑坡灾害危险性动态预警方... 降雨型滑坡灾害是三峡库区发育的主要地质灾害之一,区域滑坡灾害危险性预警对滑坡风险减缓有重要意义。针对区域滑坡灾害危险性预警的时效性等问题,本文以重庆市云阳县为研究区,提出了基于多源数据与机器学习的滑坡灾害危险性动态预警方法(图1)。1滑坡易发性空间预测滑坡易发性预测可准确地预测出潜在滑坡空间分布规律(黄发明等,2020;林高聪等,2023)。 展开更多
关键词 降雨型滑坡 滑坡危险性 动态预警 机器学习 多源数据
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2021年“7·20”郑州暴雨极端雨强对流尺度集合预报试验 被引量：1
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作者 吴卓亨 陈静 +7 位作者 张涵斌 江源 刘昕 马雅楠 王秋萍 陈法敬 韩雨盟 吴筱雯 《大气科学》 CSCD 北大核心 2024年第6期2389-2404,共16页
2021年7月20日郑州市特大暴雨过程给人民的生命财产造成了巨大损失。然而,此次暴雨降水量极端性强,数值预报不确定性极大。为提高中国气象局(CMA)数值模式对此类暴雨极端雨强预报不确定性的描述能力,利用CMA自主研发的3 km水平分辨率的... 2021年7月20日郑州市特大暴雨过程给人民的生命财产造成了巨大损失。然而,此次暴雨降水量极端性强,数值预报不确定性极大。为提高中国气象局(CMA)数值模式对此类暴雨极端雨强预报不确定性的描述能力,利用CMA自主研发的3 km水平分辨率的对流尺度数值预报系统(China Meteorological Administration Mesoscale model,简称CMA-Meso),通过设计集合同化观测扰动方案与云分析雷达反射率滤波阈值调整方案,实现对常规观测资料和雷达反射率的微小扰动,构建对流尺度集合预报初始扰动场,开展集合预报试验,评估对流尺度集合预报的极端雨强预报不确定性特征,并与CMA全球集合预报和区域集合预报进行对比分析。结果表明:(1)基于3 km水平分辨率的对流尺度集合预报对此次极端降水的预报仍存在一定的落区偏差,但不同集合预报成员的极端雨强值具有较好的发散度,且个别成员预报的极端雨强值接近实况的624.1 mm,较好地代表了极端降水的预报不确定性。(2)通过对比CMA不同分辨率集合预报的极端雨强值、离散度及累积降水邻域分数技巧评分,发现极端雨强值及离散度与模式水平分辨率密切相关,分辨率越高,极端雨强概率预报技巧越高,表明对流尺度集合预报能够更好描述极端雨强预报的不确定性及其极端性。(3)同时扰动常规观测资料及雷达资料的对流尺度集合预报,能够在较短的预报时效内对模式水汽场及环流形势产生影响,促使降水集合预报离散度在较短的预报时效内增长起来,有效提升了极端雨强概率预报能力。总体而言,通过扰动常规观测资料和雷达资料的对流尺度集合预报有助于提高模式对极端雨强概率预报技巧。 展开更多
关键词 郑州极端暴雨 极端雨强 对流尺度 集合预报 集合资料同化
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基于窗口粒子滤波算法的土壤水分同化及滑坡灾害预警 被引量：1
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作者 林雨珊 邵伟 +3 位作者 杨宗佶 董建志 倪钧钧 林齐根 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2024年第7期19-31,共13页
【目的】在水-力耦合计算中,土壤水力参数通过量化土壤含水量与孔隙水压力的转换关系,决定有效应力及边坡稳定性的计算结果。研究稳健、可靠的数据同化方法,降低土壤水力参数的不确定性,提升土壤水动力模拟的准确性,对降雨型滑坡灾害预... 【目的】在水-力耦合计算中,土壤水力参数通过量化土壤含水量与孔隙水压力的转换关系,决定有效应力及边坡稳定性的计算结果。研究稳健、可靠的数据同化方法,降低土壤水力参数的不确定性,提升土壤水动力模拟的准确性,对降雨型滑坡灾害预警具有重要意义。【方法】通过虚拟算例和实例应用,提出将窗口粒子滤波数据同化方法(简称PBS算法)与渗流-边坡稳定分析模型结合,通过同化土壤含水量数据,达到反演土壤水力参数、模拟土壤孔隙水压力以及预测边坡稳定性的目标。通过虚拟算例,证实了当PBS算法设定大于2 d的时间窗口,以及大于80个的粒子(参数样本)时,能够获得较为准确的模拟结果。实例应用选取四川省都江堰市银洞子沟滑坡堆积体,将PBS算法同化三个位置的土壤含水量的野外监测数据,以4 d为窗口,更新100个粒子样本的土壤水力参数。【结果】结果表明,土壤含水量的模拟值与实测值基本吻合,且模拟的孔隙水压力及边坡稳定系数能对降雨做出清晰、有效的响应。在经过2~3个窗口更新后,三个探头孔隙水压力模拟值不确定区间大小均小于0.11 m,边坡稳定系数的不确定区间大小分别为0.03、0.01和0.11。针对2017年8月28日的极端降雨诱发的滑坡灾害事件的预警,经PBS算法同化后的土壤含水量、孔隙水压力以及边坡稳定系数都收敛到较窄的集合区间,且当日低于1.0的边坡稳定系数,可警示滑坡风险。【结论】通过虚拟算例及实际应用,证实了PBS算法可支持稳健、可靠的土壤水力参数估计及渗流过程模拟,在边坡稳定分析及降雨型滑坡灾害预警领域具有广阔的应用价值。 展开更多
关键词 渗流-边坡稳定分析 土壤水分数据同化 土壤水动力模拟 窗口粒子滤波 滑坡灾害预警 降雨 滑坡 渗透系数
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弱膨胀土路基引起轨道开始变形日期的预测模型 被引量：1
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作者 黄奇赟 康庆涛 +1 位作者 张晓阳 徐鹏 《铁道建筑》 北大核心 2024年第11期138-144,共7页
高温少雨条件下弱膨胀土路基易发生收缩变形,引起轨道几何尺寸变化。本文利用铁路沿线气温、降雨量和轨检数据,分析了弱膨胀土路基段轨道变形的特征和原因,提出综合考虑气温和降雨量的累计气候效用指数来量化路基含水率的变化,建立综合... 高温少雨条件下弱膨胀土路基易发生收缩变形,引起轨道几何尺寸变化。本文利用铁路沿线气温、降雨量和轨检数据,分析了弱膨胀土路基段轨道变形的特征和原因,提出综合考虑气温和降雨量的累计气候效用指数来量化路基含水率的变化,建立综合效用指数与轨道开始变形日期的关系,据此构建基于累计气候效用指数的轨道开始变形日期预测模型。利用普速铁路某弱膨胀土路基段2016—2018年的数据对模型进行了验证。结果表明:除进行过路基换填的2处外,其余处所预测的轨道开始变形的日期与实际发生变形的日期一致。本文提出的累计气候效用指数可量化路基含水率的变化,构建的预测模型可为工务段掌握弱膨胀土路基段轨道变形情况提供数据支撑,以便及时安排维修作业。 展开更多
关键词 铁路路基 弱膨胀土 数据建模 气候效用指数 轨道变形 预测模型 气温 降雨量
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闪电资料同化对河南郑州“7.20”特大暴雨预报的影响
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作者 庞盈 胡俊俊 +4 位作者 陈生 陆高鹏 吴翀 韦春霞 黄朝盈 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期136-145,共10页
研究了闪电资料同化对2021年7月20日河南郑州特大暴雨短临预报的影响。利用天气研究与预报(WRF)模式的三维变分(3DVAR)数据同化系统(WRFDA),开展了两组循环同化试验:(1)同化地面和探空常规观测资料(包括风速、风向、温度和气压)的试验(C... 研究了闪电资料同化对2021年7月20日河南郑州特大暴雨短临预报的影响。利用天气研究与预报(WRF)模式的三维变分(3DVAR)数据同化系统(WRFDA),开展了两组循环同化试验:(1)同化地面和探空常规观测资料(包括风速、风向、温度和气压)的试验(CONV);(2)同化常规观测资料和由闪电资料反演的伪相对湿度的试验(LGDA),并与无资料同化的试验(NoDA)进行对比。结果表明,CONV的分析场和NoDA都未能模拟出强对流系统的回波结构,但由于LGDA增加了对整层大气的湿度场的调整,其分析场在闪电发生位置处的水凝物增量较大,相对湿度和反射率的分布情况与中国全球大气再分析资料(CRA)及雷达反射率观测值最接近。降水预报方面,LGDA显著提高了大暴雨雨带(6 h累积降水量≥50 mm)和强降水中心(6 h累积降水量≥200 mm)位置和强度的预报效果,对本次强降水过程的预报起到了积极作用,尤其是对前3 h的降水预报。 展开更多
关键词 闪电资料同化 河南特大暴雨 三维变分同化
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用日雨量和雨强计算降雨侵蚀力 被引量：85
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作者 谢云 章文波 刘宝元 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2001年第6期53-56,共4页
利用全国 8个气象站次降雨和日降雨资料 ,分析了次、日降雨关系。结果表明 ,用次降雨资料计算的降雨侵蚀力与用日降雨资料计算的降雨侵蚀力 ,二者之间不仅高度线性相关 ,而且是通过原点、斜率接近 1的直线 ,方程的平均决定系数达到 0 .9... 利用全国 8个气象站次降雨和日降雨资料 ,分析了次、日降雨关系。结果表明 ,用次降雨资料计算的降雨侵蚀力与用日降雨资料计算的降雨侵蚀力 ,二者之间不仅高度线性相关 ,而且是通过原点、斜率接近 1的直线 ,方程的平均决定系数达到 0 .95 0 ,表明可以用日降雨资料计算降雨侵蚀力。由于各地区方程的系数差异不显著 ,可以在不同气候区采用同一个公式。该方法不仅简化了降雨侵蚀力计算 ,有助于其推广应用 ,而且大大促进了气象水文资料在土壤侵蚀定量研究中的应用。 展开更多
关键词 降雨侵蚀力 次降雨资料 日降雨资料 日雨量 雨强计算 土壤侵蚀力
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多源降雨数据融合及其水文应用研究进展 被引量：19
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作者 张婷 李怡 +1 位作者 李建柱 冯平 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2022年第1期15-28,共14页
降水作为水文循环中最活跃的因子和导致洪水灾害最常见的因素,其数据精度对于洪水预报和防洪减灾具有重要意义。雨量站、雷达和卫星遥感产品是获取降水量资料的3个重要来源。单一来源的降水数据不确定性较大,因此多源降雨数据融合技术... 降水作为水文循环中最活跃的因子和导致洪水灾害最常见的因素,其数据精度对于洪水预报和防洪减灾具有重要意义。雨量站、雷达和卫星遥感产品是获取降水量资料的3个重要来源。单一来源的降水数据不确定性较大,因此多源降雨数据融合技术得到了广泛的应用。本文总结了降雨资料的来源,介绍了多卫星降水集成以及客观分析法、地质统计学法、最优插值法、尺度递归估计法和贝叶斯模型平均法5种常用的多源降雨数据融合方法。本文还介绍了一些主流的国际和国内的多源降雨融合产品和融合降水数据在水文研究中的应用,最后对未来多源降雨数据融合及其在水文研究中的应用进行了展望。 展开更多
关键词 降雨资料来源 多卫星降水集成 降雨数据融合 融合降雨产品 水文应用
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