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镇江市降雨场次划分与暴雨特性分析

水资源保护 2021年第3期37卷 43-49页

作者：皋云李琼芳周正模杜尧和鹏飞河海大学水文水资源学院江苏南京210098 江苏省“世界水谷”与水生态文明协同创新中心江苏南京210098

为划分镇江市降雨场次和分析暴雨特性,基于丹徒站1981—2016年汛期5—10月的逐分钟降雨资料,确定了降雨间隔时间,筛选了暴雨场次,分析了汛期各月暴雨次数和暴雨量的变化特性,解析了不同历时和不同强度暴雨的演变规律。结果表明:镇江市... 详细信息

为划分镇江市降雨场次和分析暴雨特性,基于丹徒站1981—2016年汛期5—10月的逐分钟降雨资料,确定了降雨间隔时间,筛选了暴雨场次,分析了汛期各月暴雨次数和暴雨量的变化特性,解析了不同历时和不同强度暴雨的演变规律。结果表明:镇江市合理的降雨间隔时间为2 h;汛期总暴雨次数呈略微上升的趋势,总暴雨量以每10年43.4 mm的速度增加;汛期暴雨主要集中在6—8月,其暴雨次数占汛期总暴雨次数的73.0%,其暴雨量占汛期总暴雨量的73.5%;7月和8月的暴雨量及其对总降雨的贡献率呈增加趋势,其他月份呈减少趋势,暴雨集中度增强;不同历时的暴雨中,一般暴雨占比最大,特短、短暴雨次数增长趋势显著,且特短暴雨的强度呈增加趋势;不同强度的暴雨中,弱暴雨占比最大,中、强暴雨次数均有不同程度的增长。

关键词：暴雨特性降雨场次划分暴雨历时暴雨强度镇江市

基于系统微分响应的暴雨强度公式参数优化研究

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水资源保护 2022年

作者：李琼芳许树洪周正模和鹏飞杜尧虞美秀陈启慧河海大学水文水资源学院长江保护与绿色发展研究院

暴雨强度公式参数的优化求解本质是一个高维非线性的优化问题，目前常采用的优化求解方法是在以误差平方和最小为原则确定目标函数的基础上通过智能算法优化求解参数，而对这类方法的合理性研究却鲜见报道。因此本文通过随机抽样、参数... 详细信息

暴雨强度公式参数的优化求解本质是一个高维非线性的优化问题，目前常采用的优化求解方法是在以误差平方和最小为原则确定目标函数的基础上通过智能算法优化求解参数，而对这类方法的合理性研究却鲜见报道。因此本文通过随机抽样、参数空间网格化方法分析了常用的暴雨公式参数求解方法的局限性，评价了常用智能算法的参数优化能力，进而提出了基于系统微分响应的暴雨强度公式参数率定方法。研究结果表明：以均方误差作为目标函数对非线性函数求解参数会增加额外参数解；在没有有效确定参数范围的情况下，随机抽样很难获得满足精度要求的参数样本；在有效确定参数范围后，目标函数的响应面上仍会存在无穷多个局部最优值，且很多局部最优的目标函数与全局最优近乎相同；以粒子群算法、SCE-UA算法为代表的随机搜索类优化算法会因为参数初始取值范围过大、目标函数面局部最优参数解数目过多等问题而难以获得参数真值；提出的基于系统微分响应的暴雨强度公式参数率定方法能够快速寻找到参数真值，不仅效率高且能够避免陷入局部最优。研究成果对提升暴雨强度公式精度具有重要参考价值。

关键词：暴雨强度公式参数优化目标函数随机抽样系统微分响应镇江市

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镇江市中长历时设计暴雨计算

水资源保护 2021年第2期37卷 108-111页

作者：严方家李琼芳王燕周正模杜尧和鹏飞河海大学水文水资源学院江苏南京210098 江苏省“世界水谷”与水生态文明协同创新中心江苏南京210098 镇江新鸿智慧水务技术有限公司江苏镇江212000

基于丹徒站1981—2016年长系列实测降雨资料,采用Mann-Kendall检验分析了3 h、6 h、12 h、24 h共4种中长历时的年最大降水量的变化趋势,采用模糊识别法识别了4种历时暴雨的雨型特征,并基于优选得到的分布函数计算不同历时、不同重现期... 详细信息

基于丹徒站1981—2016年长系列实测降雨资料,采用Mann-Kendall检验分析了3 h、6 h、12 h、24 h共4种中长历时的年最大降水量的变化趋势,采用模糊识别法识别了4种历时暴雨的雨型特征,并基于优选得到的分布函数计算不同历时、不同重现期的设计面雨量;依据5场典型场次暴雨,分别应用同频率法和P&C(Pilgrim&Cordery)法推求相应的设计暴雨过程并进行了对比分析。结果表明:4种历时的年最大降水量虽均呈现不同程度的增加趋势,但仅6 h和12 h的年最大降水量通过了90%的显著性检验;4种历时暴雨的雨型均以雨峰偏前的单峰型为主;P-Ⅲ型分布函数在降雨频率分析中拟合最优;与P&C法相比,同频率法推求得到的设计暴雨过程峰值更大,有利于保障防洪安全。

关键词：设计暴雨同频率法 P&C法 P-Ⅲ型分布镇江市

基于粒子群算法的SWMM参数多目标率定研究

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水利规划与设计 2022年第11期 83-87页

作者：张建杜尧周正模许树洪江苏省镇江市京口区水利局江苏镇江212000 河海大学水文水资源学院江苏南京210024

率定SWMM参数对于提高城市降雨径流过程模拟的准确性至关重要。文章构建了一个理想模型与一个实际模型用于比较粒子群算法与不同目标函数的组合对SWMM参数率定的影响。结果表明:对于理想模型,多目标函数率定的SWMM模型对总流量和流量峰... 详细信息

率定SWMM参数对于提高城市降雨径流过程模拟的准确性至关重要。文章构建了一个理想模型与一个实际模型用于比较粒子群算法与不同目标函数的组合对SWMM参数率定的影响。结果表明:对于理想模型,多目标函数率定的SWMM模型对总流量和流量峰值的模拟精度高于单目标函数率定的SWMM模型;对于实际模型,多目标函数率定的SWMM模型仍能得到可接受的模拟结果。相较于单目标函数,粒子群算法和多目标函数的组合更适用于SWMM模型参数率定。研究成果可为提高城市内涝模拟精度提供技术支撑。

关键词： SWMM 粒子群算法参数率定内涝模拟镇江

基于伽马函数与核熵成分分析的短历时强对流型暴雨设计方法

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江苏水利 2022年第10期38卷 10-14,17页

作者：张建和鹏飞骆进军周正模镇江市京口区水利局江苏镇江212000 黄河水利科学研究院河南郑州450003 南京市高淳区河道管理所江苏南京211300 河海大学水文水资源学院江苏南京210098

利用双参数伽马函数与核熵成分分析,建立短历时强对流型暴雨设计方法,并以镇江市为例,在识别与分析研究区1981—2016年汛期短历时强对流型暴雨的基础上,推求30年一遇的短历时强对流型设计暴雨过程。结果表明:根据总雨量与最大10 min雨... 详细信息

利用双参数伽马函数与核熵成分分析,建立短历时强对流型暴雨设计方法,并以镇江市为例,在识别与分析研究区1981—2016年汛期短历时强对流型暴雨的基础上,推求30年一遇的短历时强对流型设计暴雨过程。结果表明:根据总雨量与最大10 min雨强比值的不同,镇江市短历时强对流型实测暴雨事件可分为3种类型;短历时强对流型与芝加哥雨型推求得到的设计暴雨过程具有较高的一致性,验证了短历时强对流型暴雨设计方法的可行性;强对流型设计暴雨的雨强和雨量均比芝加哥雨型小,表明在暴雨以对流型为主的地区,选用此方法设计暴雨标准确定排水系统的工程规模更为科学。研究成果可为完善镇江市防涝防洪系统提供参考。

关键词：强对流型暴雨双参数伽马函数核熵成分分析镇江市

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基于系统微分响应的暴雨强度公式参数优化

水资源保护 2022年第5期38卷 8-16页

作者：李琼芳许树洪周正模和鹏飞杜尧虞美秀陈启慧河海大学水文水资源学院江苏南京210098 长江保护与绿色发展研究院江苏南京210098

暴雨强度公式参数的优化求解本质是一个高维非线性优化问题,目前常采用的优化求解方法是在以误差平方和为目标函数的基础上通过智能算法优化求解参数。为研究这类方法的合理性,通过随机抽样、参数空间网格化方法分析了常用暴雨强度公式... 详细信息

暴雨强度公式参数的优化求解本质是一个高维非线性优化问题,目前常采用的优化求解方法是在以误差平方和为目标函数的基础上通过智能算法优化求解参数。为研究这类方法的合理性,通过随机抽样、参数空间网格化方法分析了常用暴雨强度公式参数求解方法的局限性,评价了常用智能算法的参数优化能力,进而提出了基于系统微分响应的暴雨强度公式参数优化方法。结果表明:以均方误差作为目标函数对非线性函数求解参数会增加额外参数解;在没有有效确定参数范围的情况下,随机抽样很难获得满足精度要求的参数样本,在有效确定参数范围后,目标函数的响应面上仍会存在无穷多个局部最优值,且很多局部最优的目标函数与全局最优近乎相同;以粒子群算法、SCE-UA算法为代表的随机搜索优化算法会因为参数初始取值范围过大、目标函数响应面局部最优参数解数量过多等问题而难以获得参数真值;提出的基于系统微分响应的暴雨强度公式参数优化方法能够快速寻找到参数真值,不仅效率高且能够避免陷入局部最优。

关键词：暴雨强度公式参数优化目标函数随机抽样系统微分响应镇江市

伊犁河三角洲水资源条件变化对景观格局演变影响研究

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水资源保护 2023年

作者：陈启慧纪璐李琼芳白浩男韩幸烨姚佳崔罡周正模杨坤凡河海大学水文水资源学院长江保护与绿色发展研究院

重要国际河流伊犁河入湖形成的三角洲是中亚干旱地区最大的三角洲系统，其水资源条件影响下的景观格局演变是国际社会关注的焦点。分析三角洲水资源条件变化，定量评估研究期内土地利用变化，从景观类型水平和景观水平运用景观指数解析... 详细信息

重要国际河流伊犁河入湖形成的三角洲是中亚干旱地区最大的三角洲系统，其水资源条件影响下的景观格局演变是国际社会关注的焦点。分析三角洲水资源条件变化，定量评估研究期内土地利用变化，从景观类型水平和景观水平运用景观指数解析了景观格局变化特征，采用Pearson相关法分析了水资源条件变化对景观指数的影响。结果表明：（1）乌斯热尔玛径流总体偏大及其导致的巴尔喀什湖水位处于高位使得三角洲水资源供给平均而言处于增加状态。（2）湿地和稀疏植被面积增大、聚集性增强，裸地向稀疏植被转化、优势度不断下降，林地破碎程度剧烈。（3）景观水平指数在时程上呈阶段性变化，2016年伊犁河三角洲破碎化程度最低；在空间上伊犁河沿岸景观连通性增强，巴尔喀什湖沿岸景观丰富度增加。（4）巴尔喀什湖水位与景观指数相关性最高、乌斯热尔玛年平均径流次之、伊犁河三角洲降水相关性最低，且景观水平指数对三角洲水资源条件变化存在迟滞响应。论文成果可为伊犁河流域水资源科学管理及三角洲生态保护提供依据。

关键词：伊犁河三角洲景观格局水资源移动窗口法土地利用

粒子群优化极限学习机模型在河南省干旱预测中的应用

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水电能源科学 2023年第2期41卷 1-6页

作者：白浩男张玉田李琼芳韩幸烨杜尧和鹏飞周正模河海大学水文水资源学院江苏南京210098 江苏省水文水资源勘测局泰州分局江苏泰州225300 长江保护与绿色发展研究院江苏南京210098

干旱预测是提高防旱抗旱能力的重要非工程措施。在评价不同时间尺度标准化降水蒸散指数(SSPEI)对河南省干旱识别能力的基础上,以能有效表征河南省干旱状况的SSPEI为模型输出,以基于信息变化率和条件互信息的特征变量选择方法(ICR-CMIFS... 详细信息

干旱预测是提高防旱抗旱能力的重要非工程措施。在评价不同时间尺度标准化降水蒸散指数(SSPEI)对河南省干旱识别能力的基础上,以能有效表征河南省干旱状况的SSPEI为模型输出,以基于信息变化率和条件互信息的特征变量选择方法(ICR-CMIFS)筛选得到的河南省主要致旱气候系统指数为模型输入,构建了基于粒子群算法优化极限学习机(PSO-ELM)的干旱预测模型,通过对比该模型与标准极限学习机(ELM)、差分进化算法优化极限学习机(DE-ELM)模型的干旱预测结果,验证PSO-ELM模型在河南省干旱预测中的适用性。结果表明,SSPEI-3能有效识别河南省典型干旱事件,从时间和空间上可较准确地反映河南省干旱状况;ICR-CMIFS筛选出的河南省主要致旱气候系统指数为西太平洋副高面积指数和NINO指数;PSO-ELM模型能较准确地预测河南省干旱,且预测精度优于DE-ELM模型和标准ELM模型,在河南省干旱预测中具有较好的适用性。

关键词：干旱预测河南省标准化降水蒸散发指数气候系统指数 PSO-ELM

基于遗传算法优化极限学习机模型的干旱预测——以云贵高原为例

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人民长江 2020年第8期51卷 13-18页

作者：刘振男杜尧韩幸烨和鹏飞周正模曾天山贵州理工学院土木工程学院贵州贵阳550001 河海大学水文水资源学院江苏南京210098

为准确预测干旱情势,提高防旱抗旱能力,构建了遗传算法优化的极限学习机(GA-ELM)模型进行干旱预测。以近年来干旱频发的云贵高原为研究区,利用该模型以关键致旱因子为输入变量实现了云贵高原中长期干旱预测,并与自适应神经模糊推理系统(... 详细信息

为准确预测干旱情势,提高防旱抗旱能力,构建了遗传算法优化的极限学习机(GA-ELM)模型进行干旱预测。以近年来干旱频发的云贵高原为研究区,利用该模型以关键致旱因子为输入变量实现了云贵高原中长期干旱预测,并与自适应神经模糊推理系统(Adaptive Neural Fuzzy Inference System,ANFIS)模型、极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)模型的预测结果进行比较。结果表明:GA-ELM模型适用于云贵高原地区的干旱预测;与ELM模型相比,不同时间尺度下GA-ELM模型的干旱预测结果精度均有明显提升;在干旱强度和干旱历时方面,GA-ELM模型的预测精度总体上也优于ANFIS模型。

关键词：干旱预测 GA-ELM SPEI 云贵高原