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基于Budyko假设和微分方程的淮河上中游径流变化归因分析

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河海大学学报（自然科学版） 2022年第5期50卷 25-32页

作者：叶婷石朋钟华瞿思敏吴洪石沈玲怡河海大学水文水资源学院江苏南京210098 南京水利科学研究院水文水资源研究院江苏南京210098

为探究淮河上中游流域气候变化和人类活动对不同时间尺度径流特征的影响,采用包括高流量、平均流量和低流量在内的7个流量指标表征径流变化特征,运用Mann-Kendall趋势检验、滑动T检验识别各流量指标的突变年份,并利用推导出的流量指标... 详细信息

为探究淮河上中游流域气候变化和人类活动对不同时间尺度径流特征的影响,采用包括高流量、平均流量和低流量在内的7个流量指标表征径流变化特征,运用Mann-Kendall趋势检验、滑动T检验识别各流量指标的突变年份,并利用推导出的流量指标变化微分方程改进原有的基于Budyko假设的方法,从而定量识别气候变化与人类活动对径流变化的贡献率,并构建了土地利用转移矩阵分析人类活动对径流特征变化的驱动机制。结果表明:淮河上中游大部分径流特征在突变年份后呈现下降趋势,其中平均流量特征最为明显,下降幅度为2.25%~44.25%;高流量指标、汛期径流深与气候指标的相关性最高,相关系数为0.859~0.987,低流量指标和非汛期径流深的相关性较低;气候变化和人类活动使得大部分径流特征呈下降趋势,其中人类活动为主导因素,其在息县、王家坝、鲁台子和蚌埠站的贡献率范围分别为87.55%~98.46%、80.91%~88.50%、80.42%~92.42%和83.23%~99.99%。

关键词：淮河上中游径流归因分析 Budyko假设微分方程径流特征

不同误差校正方法在衢江流域洪水预报的应用研究

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河海大学学报(自然科学版) 2024年

作者：杨雨蒙石朋瞿思敏吴洪石孙逸群樊鑫洋河海大学水文水资源学院

以钱塘江衢江流域为研究对象，采用新安江模型进行洪水过程模拟，基于Nash效率系数（NSE）、洪峰相对误差（RE）、峰现时间误差（△T）等指标分别评估了实时校正量法、反馈模拟实时校正法、误差自回归（AR）、随机森林（RF）、K最邻近... 详细信息

以钱塘江衢江流域为研究对象，采用新安江模型进行洪水过程模拟，基于Nash效率系数（NSE）、洪峰相对误差（RE）、峰现时间误差（△T）等指标分别评估了实时校正量法、反馈模拟实时校正法、误差自回归（AR）、随机森林（RF）、K最邻近算法（KNN）和人工神经网络（ANN）共六种实时校正方法对研究区洪水预报结果的校正效果。结果表明：六种校正方法均能减少洪峰相对误差，其中，随机森林最优，实时校正量法和反馈法次之；对于Nash效率系数而言，ANN和AR表现较好，在起始预报时刻距离洪峰较远时，ANN的效果更好；对于峰现时间而言，随机森林的校正效果最好，其次是ANN；各方法综合比较而言，ANN的表现最好，可以在一定程度上提高洪水预报的精度，为研究区域的防洪减灾等工作提供一定的参考价值。

关键词：洪水预报实时校正误差自回归反馈模拟实时校正法机器学习新安江模型

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不同算法在水文模型参数率定中的应用与评估

水资源保护 2022年

作者：石朋陆美霞吴洪石瞿思敏李紫纯丁松王啸河海大学水文水资源学院

水文模型参数优化率定是水文模拟预报的关键步骤，寻求实用、稳健、高效的优化算法并据此确定参数的全局最优解是水文模型应用研究的热点问题。以綦江流域典型控制断面五岔为研究对象，分别选取SCE-UA、PSO、GA、CMA-ES四种优化算法，...

水文模型参数优化率定是水文模拟预报的关键步骤，寻求实用、稳健、高效的优化算法并据此确定参数的全局最优解是水文模型应用研究的热点问题。以綦江流域典型控制断面五岔为研究对象，分别选取SCE-UA、PSO、GA、CMA-ES四种优化算法，针对分布式新安江模型汇流参数进行率定，从有效性、稳定性、耗时及效率四个方面评估算法的参数率定性能。结果表明，CMA-ES优化效果最佳，相同迭代次数下耗时最少；SCE-UA稳定性和效率最高，但耗时随着迭代次数增大而显著增加；PSO有效性和效率相对较优，但稳定性最差；GA耗时相对较少，优化效果和效率最差。综合性能从优到劣依次为CMA-ES、SCE-UA、PSO、GA，研究结果可为水文模型参数率定及不确定性分析等问题提供一定参考和理论依据。

关键词：

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水文相似性研究进展

水资源保护 2023年第6期39卷 77-86,94页

作者：吴洪石石朋瞿思敏邱超丁松王啸陆美霞李紫纯河海大学水文水资源学院江苏南京210098 水安全与水科学协同创新中心江苏南京210098 浙江省水文管理中心浙江杭州310009

针对现有研究对水文事件相似性关注不多,且水文事件相似性缺乏统一概念的问题,从流域和水文事件两个层次阐述了水文相似性的概念,系统回顾了水文相似性在模型参数区域化研究、水文时间序列相似性分析等方面的最新进展,总结了研究中存在... 详细信息

针对现有研究对水文事件相似性关注不多,且水文事件相似性缺乏统一概念的问题,从流域和水文事件两个层次阐述了水文相似性的概念,系统回顾了水文相似性在模型参数区域化研究、水文时间序列相似性分析等方面的最新进展,总结了研究中存在的问题并做出展望;指出水文相似研究应从加强内在机理性、提升水文模型参数区域化水平、强化水文事件相似性在实时预报调度中的应用等方面继续深入研究。

关键词：水文相似性流域相似水文事件相似水文模型参数区域化

大通河流域降水结构的演变特征及其驱动力探究

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自然资源学报 2018年第9期33卷 1588-1598页

作者：李沛黄生志黄强马岚吴洪石栾金凯西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安理工大学水利水电学院西安710048

论文以青藏高原大通河流域为例,分别采用基于日、月降雨集中度指标(CI和CIM),表征大通河流域的降水结构特征,并分析其演变特征;采用交叉小波分析探究太阳黑子和大气环流异常指数太平洋10 a涛动(PDO)、厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)、北极涛动... 详细信息

论文以青藏高原大通河流域为例,分别采用基于日、月降雨集中度指标(CI和CIM),表征大通河流域的降水结构特征,并分析其演变特征;采用交叉小波分析探究太阳黑子和大气环流异常指数太平洋10 a涛动(PDO)、厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)、北极涛动(AO)与流域降水结构变化的联系。结果表明:1)流域南部的年均CI值高于北部,中部的年均CIM值高于流域其他部分;2)流域年CI值上升趋势明显,而其年CIM值具有明显下降趋势,且两者的一致性被破坏;3)太阳黑子对于流域降水结构影响最为显著,AO和ENSO的影响次之,PDO的影响最弱。研究成果有助于揭示大通河流域降水结构的驱动机理,为其模拟与预测奠定坚实的基础。

关键词：降水结构交叉小波大通河流域

不同优化算法在新安江模型参数率定中的效果评估

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水资源保护 2023年第4期39卷 19-25,41页

作者：石朋陆美霞吴洪石瞿思敏李紫纯丁松王啸邱超河海大学水文水资源学院江苏南京210098 河海大学水安全与水科学协同创新中心江苏南京210098 浙江省水文管理中心浙江杭州310009

针对水文模拟预报中需要寻求实用、稳健、高效的优化算法并据此确定参数的全局最优解的问题,以綦江流域典型控制断面五岔断面为研究对象,分别选取GA、SCE-UA、CMA-ES、PSO等4种优化算法进行分布式新安江模型汇流参数率定,并从有效性、... 详细信息

针对水文模拟预报中需要寻求实用、稳健、高效的优化算法并据此确定参数的全局最优解的问题,以綦江流域典型控制断面五岔断面为研究对象,分别选取GA、SCE-UA、CMA-ES、PSO等4种优化算法进行分布式新安江模型汇流参数率定,并从有效性、稳定性、耗时和效率4个方面评估算法的参数率定性能。结果表明:CMA-ES算法优化效果最佳,相同迭代次数下耗时最少;SCE-UA算法稳定性和效率最高,但耗时随着迭代次数增大而显著增加;PSO算法有效性和效率相对较优,但稳定性最差;GA算法耗时相对较少,优化效果和效率最差;综合性能从优到劣依次为CMA-ES算法、SCE-UA算法、PSO算法、GA算法。

关键词：分布式新安江模型参数率定洪水预报优化算法綦江流域

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新安江模型敏感参数动态变化规律研究

河海大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 1-6页

作者：石朋丁松司伟瞿思敏吴洪石肖豪陆美霞戈晓斌河海大学水文水资源学院江苏南京210098 河海大学水安全与水科学协同创新中心江苏南京210098 赣江下游水文水资源监测中心江西宜春336028

为了提高新安江模型在变化环境下的模拟精度,揭示模型参数动态变化规律,以淮河上游大坡岭流域为研究区构建分布式新安江模型,采用Spearman相关系数对比分析了模型敏感参数(KC、SM和CS)动态变化与环境因子(降水、气温和归一化植被指数)... 详细信息

为了提高新安江模型在变化环境下的模拟精度,揭示模型参数动态变化规律,以淮河上游大坡岭流域为研究区构建分布式新安江模型,采用Spearman相关系数对比分析了模型敏感参数(KC、SM和CS)动态变化与环境因子(降水、气温和归一化植被指数)的变化关系,并建立了回归方程用于未来参数计算。结果表明:参数KC和SM的动态变化反映了研究区域的降水、气温和植被条件变化,而参数CS的动态变化仅反映了年降水总量变化;相较于静态参数,动态参数的模拟结果精度显著提高,径流深相对误差均值从21.3%降低到9.1%,纳什效率系数均值从0.75提高到0.81,动态参数比静态参数更适用于当前变化的环境。

关键词：新安江模型变化环境动态参数相关性分析大坡岭流域淮河上游

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嘉陵江流域NDVI时空特征及其对气候变化的时滞响应

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华北水利水电大学学报(自然科学版) 2024年

作者：邓茜黎云云曾庆宇李艳春肖云飞黄祎吴洪石张鸿雪绵阳师范学院生态安全与保护四川省重点实验室河海大学水文水资源学院东北农业大学水利与土木工程学院

嘉陵江流域对长江上游生态安全具有关键作用，研究其植被时空变化特征及其对气候变化的响应，可为区域生态建设提供科学指导。因此以嘉陵江流域为研究区域，利用2001—2020年SPOT VGT 归一化植被指数( Normal Difference Vegetation In... 详细信息

嘉陵江流域对长江上游生态安全具有关键作用，研究其植被时空变化特征及其对气候变化的响应，可为区域生态建设提供科学指导。因此以嘉陵江流域为研究区域，利用2001—2020年SPOT VGT 归一化植被指数( Normal Difference Vegetation Index， NDVI) 1 km/10 d 分辨率数据，采用最大合成法、趋势分析法、反距离权重插值法和皮尔逊相关系数法，系统分析了嘉陵江流域在不同分区上NDVI的年、季演变特征，及其对气候因素的时滞响应关系。结果表明:在过去20年间，嘉陵江流域的植被覆盖总体呈上升趋势，其空间分布表现出明显的波动性特征，其中渠江北部植被状况较好，其他区域相对较差。植被指数与气温、降水的相关性存在显著的季节性差异，其中春季和秋季表现出最强的正相关性;除生长季(6～9月)NDVI对气温的响应存在1～3个月的滞后期外，其他月份NDVI对气温和降水均无滞后期。

关键词：嘉陵江流域归一化植被指数气候因子时空变化特征时滞响应

近60年辽宁省极端气候事件时空演变规律分析

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水力发电 2023年第6期49卷 20-27页

作者：李紫纯司伟石朋吴洪石瞿思敏戈晓斌河海大学水文水资源学院江苏南京210024 赣江下游水文水资源监测中心江西宜春336028

全球变暖导致极端气候事件频发,给自然和人类社会带来极大的危害。基于RclimDex模型和去趋势波动分析法(DFA),分析了辽宁省1960年~2019年10项极端气候指数的时空分布特征和未来一段时间内的变化趋势。极端降水指数研究表明,辽宁省近60... 详细信息

全球变暖导致极端气候事件频发,给自然和人类社会带来极大的危害。基于RclimDex模型和去趋势波动分析法(DFA),分析了辽宁省1960年~2019年10项极端气候指数的时空分布特征和未来一段时间内的变化趋势。极端降水指数研究表明,辽宁省近60年极端降水指数年际间波动幅度较大;空间分析显示辽宁省东部山脉地区极端降水强度高于西部地区;5日最大降水量的DFA值达0.713,表明区域集中降水事件将持续增多。极端温度指数研究表明,辽宁省近60年来气候明显变暖;持续无雨加上高温使辽西地区更易遭遇干旱灾害;DFA分析中4项极端温度指数均具有较好的长程相关性,表明辽宁省未来20年气候将保持持续变暖趋势。研究成果对于今后辽宁省科学应对极端气候具有重要意义。

关键词：时空演变规律分析 RClimDex模型极端气候去趋势波动分析辽宁省

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