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基于深度学习的改进ERRIS径流预报实时校正方法研究

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水资源保护 2024年

作者：刘莉梁霄 Quan J.Wang 许月萍浙江大学建筑工程学院墨尔本大学基础工程学院

为提高径流预报的精度，基于长短期记忆神经网络模型LSTM改进ERRIS（error reduction and representation in stages）统计误差模型，构建了径流预报集合实时校正模型ERRIS-LSTM。以雅鲁藏布江流域和椒江流域开展实例研究，评估该校正... 详细信息

为提高径流预报的精度，基于长短期记忆神经网络模型LSTM改进ERRIS（error reduction and representation in stages）统计误差模型，构建了径流预报集合实时校正模型ERRIS-LSTM。以雅鲁藏布江流域和椒江流域开展实例研究，评估该校正模型对预见期为1d的径流预报的实时校正效果，综合比较了该模型对整个流量序列还有高、中、低三个不同流量等级的校正水平，并从参数角度对预报结果进行深度解析。结果表明，原始ERRIS模型能够有效地校正径流预报误差，雅鲁藏布江流域奴下站整体径流的RMSE显著降低了41.5%；椒江流域沙段站低水流量预报的统计指标获得了超过40%的显著提升。但ERRIS对退水过程存在校正失效。ERRIS-LSTM能够显著改善ERRIS模型的校正不足，其中奴下站的NSE和RMSE指标得以进一步提升4.1%和67.7%，沙段站的NSE和RMSE指标亦进一步改善了1.1%和5.7%。尤其是中、低水流量等级，奴下站中水和低水的Pbias分别降低了75.5%和79.1%，降至2.6%和3.1%，沙段站低水流量的统计指标均进一步提升超过20%。ERRIS-LSTM生成的集合预报比ERRIS的预报整体精度更高，连续排序概率评分CRPS降低了75%以上，不确定性更小，且可靠性更高。LSTM的确定性校正结果在大多数情况下与ERRIS-LSTM的校正水平相当，但无法提供校正结果的不确定性信息。研究表明ERRIS-LSTM能够充分获取误差序列的时间序贯性，同时提供校正后的集合预报结果，校正精度高，在业务预报和防洪决策中具有重要的应用前景。

关键词：径流预报实时校正深度学习参数化误差模型

极端土地利用变化和降雨类型影响下洪水特征响应分析

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水资源与水工程学报 2024年第3期35卷 1-10页

作者：梁霄许继良许月萍周焕刘甜浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 浙江省水利水电勘测设计院有限责任公司浙江杭州310002

为降低洪涝灾害影响、提高对洪水灾害的防御能力,评估极端土地利用变化和降雨类型对洪水特征的影响至关重要。基于分布式水文-土壤-植被模型DHSVM对浙江省汤浦水库上游流域20场洪水进行入库洪水建模,并采用模糊决策树法将洪水划分为快... 详细信息

为降低洪涝灾害影响、提高对洪水灾害的防御能力,评估极端土地利用变化和降雨类型对洪水特征的影响至关重要。基于分布式水文-土壤-植被模型DHSVM对浙江省汤浦水库上游流域20场洪水进行入库洪水建模,并采用模糊决策树法将洪水划分为快速洪水、短历时降雨洪水和长历时降雨洪水3种类型,研究极端土地利用和降雨类型对各类型洪水的特征指标影响。结果表明:DHSVM模型模拟效果较好,率定期和验证期各场次洪水纳什效率系数均值大于0.7。受区域内耕地面积影响,退耕还林和退耕还草对洪峰和洪量的消减作用皆小于2%。快速洪水的洪峰对下垫面变化最敏感,在退林还耕和城市扩张的极端土地利用变化下其洪峰平均增长率分别为12.87%和60.88%。下垫面变化对长历时降雨洪水的洪量影响最大,在退林还耕和城市扩张情境下其洪量平均增长率分别为10.48%和20.70%。城市扩张情景使得峰现时间平均提前2.10 h,降雨类型改变使得快速-短历时洪水开始时间平均延迟3.63 h,洪峰减小34.73%;短历时-快速洪水开始时间平均提前7.11 h,洪峰增大22.87%。

关键词：极端土地利用变化雨型 DHSVM模型洪水分类洪水特征

基于主要驱动因子筛选法和深度学习算法的浙江省动态需水量预测

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水利水电科技进展 2024年第2期44卷 47-53页

作者：许月萍曾田力周欣磊章鲁琪王贝王冬浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 浙江水文新技术开发经营公司浙江杭州310009 浙江省水文管理中心浙江杭州310009

收集了浙江省2000—2020年各用水行业需水量数据,采用基于Spearman秩相关分析的主要驱动因子筛选法筛选了影响各行业需水量的主要驱动因子,进而构造了改进的长短时记忆(LSTM)神经网络需水量预测模型,对各行业需水量进行动态滚动预测,并... 详细信息

收集了浙江省2000—2020年各用水行业需水量数据,采用基于Spearman秩相关分析的主要驱动因子筛选法筛选了影响各行业需水量的主要驱动因子,进而构造了改进的长短时记忆(LSTM)神经网络需水量预测模型,对各行业需水量进行动态滚动预测,并将改进LSTM模型的预测结果与传统单变量LSTM预测模型、卷积神经网络模型、支持向量回归模型的预测结果进行了对比。结果表明,基于主要驱动因子筛选法改进的LSTM模型能实时动态滚动预测各行业每年需水量,且预测结果精度高于其他3种模型。

关键词：需水量预测主要驱动因子筛选法 LSTM神经网络卷积神经网络支持向量回归浙江省

基于YOLOv5和Mask-RCNN组合模型的社交媒体内涝灾害分析

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浙江大学学报（工学版） 2024年第9期58卷 1822-1831页

作者：张凌嘉周欣磊许月萍江衍铭浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058

由于缺少淹没实测数据,针对城市市区淹没深度测量数据需求,基于社交媒体与深度学习技术,探索根据社交媒体用户上传信息提取洪水淹没信息的新方法.研发基于YOLOv5与Mask-RCNN组合模型的实例分割算法,制作轿车众多关键部位的识别数据集.... 详细信息

由于缺少淹没实测数据,针对城市市区淹没深度测量数据需求,基于社交媒体与深度学习技术,探索根据社交媒体用户上传信息提取洪水淹没信息的新方法.研发基于YOLOv5与Mask-RCNN组合模型的实例分割算法,制作轿车众多关键部位的识别数据集.根据模型训练结果实现全新的市区淹没事件的淹没高度提取方法.通过输入淹没图像对城市内涝中淹没点位与淹没深度进行预测,与淹没重演模型得到的数据进行比较.基于模拟淹没实验来制作验证数据集,验证该方法的可行性.结果表明,所研发的YOLOv5与Mask-RCNN组合模型的纳什效率系数为0.98.使用郑州市“7·20”城市内涝的实际社交媒体图像进行可靠性验证.结果表明,所提方法能够为城市市区内涝淹没过程提供有效数据来源.

关键词：城市内涝社交媒体 YOLOv5 Mask-RCNN 水深提取图像识别

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基于集成学习与深度学习的洪水径流预报研究

人民长江 2024年第9期55卷 18-25页

作者：许月萍周欣磊王若桐刘莉顾海挺浙江大学水科学与工程研究所浙江工业大学土木工程学院

深度学习模型凭借其对水文因素间复杂作用的优秀处理能力，在水文预报领域得到了一定的应用，然而，针对集成学习与深度学习耦合模型的研究仍有所缺失。通过融合集成学习AdaBoost算法与深度学习Informer模型，提出了一种组合模型，称为A... 详细信息

深度学习模型凭借其对水文因素间复杂作用的优秀处理能力，在水文预报领域得到了一定的应用，然而，针对集成学习与深度学习耦合模型的研究仍有所缺失。通过融合集成学习AdaBoost算法与深度学习Informer模型，提出了一种组合模型，称为AdaBoost-Informer模型，以提高洪水径流预报的精度。该模型以历史雨量和径流数据作为数据输入，将具备长时序依赖捕获能力的Informer作为集成学习的弱预测器，使用网格搜索法进行超参数调优，使用AdaBoost集成学习算法对弱预测器进行加权组合得到强预测器。在浙江省椒江流域的应用分析表明：对比Random Forest、AdaBoost、Transformer、Informer等模型，AdaBoost-Informer模型表现最佳，RMSE为62.08 m3/s,MAE为23.83 m3/s,NSE为0.980,预报合格率为100%。所提模型可有效提高洪水预报精度，为防汛抢险和防洪系统调度提供决策依据。

关键词：洪水径流预报集成学习深度学习组合模型 Informer算法椒江流域

来源：博看期刊

洛书九宫格腹部推拿治疗老年髋部骨折虚秘效果观察

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中国乡村医药 2024年第17期31卷 22-24页

作者：肖雪燕陆燕群杨丹王胜许月萍浙江嘉兴市中医医院骨伤科 314000 浙江嘉兴市中医医院行政职能科 314000

目的分析洛书九宫格腹部推拿治疗老年髋部骨折虚秘患者的临床效果。方法选取该院2022年1月至2023年1月住院治疗的老年髋部骨折虚秘患者108例,随机分为对照组与观察组各54例。两组均采用常规护理,观察组在此基础上,将其中揉腹方法改为洛... 详细信息

目的分析洛书九宫格腹部推拿治疗老年髋部骨折虚秘患者的临床效果。方法选取该院2022年1月至2023年1月住院治疗的老年髋部骨折虚秘患者108例,随机分为对照组与观察组各54例。两组均采用常规护理,观察组在此基础上,将其中揉腹方法改为洛书九宫格腹部推拿。比较两组护理前后便秘程度与生活质量。结果护理后两组Cleveland评分与PAC-QoL评分均较前降低,观察组低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.01)。结论在常规护理基础上,将揉腹方法改为洛书九宫格腹部推拿适用于老年髋部骨折虚秘患者,可改善便秘程度,提高生活质量。

关键词：洛书九宫格腹部推拿老年髋部骨折虚秘

土木、水利与交通工程专业“五强一化”课程体系探索与实践

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高等建筑教育 2024年第1期33卷 76-84页

作者：许月萍赵羽习许贤夏晋路琳琳浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058

基于新工科背景下的高素质复合型和管理型人才培养已经成为土建类专业的目标需求,培养体系中课程的迭代更新则是其中的关键。以浙江大学建筑工程学院土木、水利与交通工程新工科专业为例,结合新时代发展和新工科建设的实际需求,创新性... 详细信息

基于新工科背景下的高素质复合型和管理型人才培养已经成为土建类专业的目标需求,培养体系中课程的迭代更新则是其中的关键。以浙江大学建筑工程学院土木、水利与交通工程新工科专业为例,结合新时代发展和新工科建设的实际需求,创新性地提出“土水交融通”的先进教育理念,构建了土木、水利与交通工程专业以强智能和强实践为核心的“五强一化”课程新体系,探讨了土木、水利与交通工程专业在创新与实践、前沿与智能化两个方面的改革和实践经验。“五强一化”课程新体系实现了大土木融通的培养模式,开辟了土建类本科人才培养改革的新方向,可为高校开展新工科专业建设和人才培养提供参考。

关键词：土水交融通 “五强一化” 强智能强实践新工科

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降雨因素对土壤表面结皮发育的影响

清华大学学报（自然科学版） 2011年第6期51卷 770-776页

作者：冉启华钱群许月萍浙江大学水利工程学系水文与水资源研究所杭州310028

为研究降雨因素在土壤表面结皮发育过程中的作用,结合物理模型实验方法和基于物理概念的水文响应数值模拟,以土壤表面的饱和水力传导系数Ks值作为评价指标,研究分析了雨强和累积降雨量两个降雨因素对结皮发育程度的影响。结果显示:Ks值... 详细信息

为研究降雨因素在土壤表面结皮发育过程中的作用,结合物理模型实验方法和基于物理概念的水文响应数值模拟,以土壤表面的饱和水力传导系数Ks值作为评价指标,研究分析了雨强和累积降雨量两个降雨因素对结皮发育程度的影响。结果显示:Ks值随累积降雨量的增加而减小,且在累积降雨量较小时,Ks的减小速度更快,约为后期速度的23倍;最终累积降雨量近似的情况下,雨强较大时Ks更容易达到一稳定值;在降雨过程中,雨强与Ks的关系前后不一致。研究结果表明:降雨过程中结皮发育是个复杂的动态变化过程。

关键词：雨强累积降雨量饱和水力传导系数结皮发育

改进自适应重要抽样法在水文极限分析中的应用

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系统工程理论与实践 2012年第10期32卷 2345-2350页

作者：童杨斌许月萍浙江大学建工学院水文与水资源工程研究所杭州310058

提出了一种改进的自适应重要抽样方法,以广义极值分布为例,引入L-矩法,建立样本统计特性与分布参数的联系,估算极限事件的发生概率.以浙江省云港流域的24h设计暴雨为例,计算金竹岭和仙人潭两个站点降雨量分别大于213mm和200mm的概率.计... 详细信息

提出了一种改进的自适应重要抽样方法,以广义极值分布为例,引入L-矩法,建立样本统计特性与分布参数的联系,估算极限事件的发生概率.以浙江省云港流域的24h设计暴雨为例,计算金竹岭和仙人潭两个站点降雨量分别大于213mm和200mm的概率.计算结果表明改进的自适应重要抽样方法能很好地模拟水文极限事件,叠代次数随着抽样个数的增加逐渐减小.与常规的MC法比较,重要抽样的效率有显著提高.另外,此改进的自适应重要抽样方法还能推广到其他的分布函数.

关键词：改进自适应重要抽样法广义极值分布水文极限事件 L-矩法