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非线性水文系统的实时预报方法比较研究

水文 1997年第1期16卷 24-28页

作者：李致家孔祥光河海大学沂沭泗水利管理局

讨论了非线性水文系统的几个（水文学的和数学的）实时预报方法。数学方法包括回归分析、递推的回归模型和神经网络模型。两个实例计算结果显示了水文学预报方法和简单的回归方法的精度要高于较复杂的数学方法。

关键词：水文预报水文模型数学模型非线性水文系统

新安江产流模型与改进的BP汇流模型耦合应用

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水科学进展 2012年第1期23卷 21-28页

作者：阚光远刘志雨李致家姚成周赛河海大学水文水资源学院江苏南京210098 水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心江苏南京210098 水利部水文局北京100053

为提高新安江模型的汇流计算精度并减少经验因素对参数率定的影响,将新安江产流模型与改进的BP汇流模型相耦合,建立XBK(XAJ-BP-KNN)模型。该模型以前期模拟流量和新安江产流模型计算的产流量作为BP网络的输入,出口断面流量作为网络输出... 详细信息

为提高新安江模型的汇流计算精度并减少经验因素对参数率定的影响,将新安江产流模型与改进的BP汇流模型相耦合,建立XBK(XAJ-BP-KNN)模型。该模型以前期模拟流量和新安江产流模型计算的产流量作为BP网络的输入,出口断面流量作为网络输出,拟合汇流的非线性关系,代替新安江模型的分水源、线性水库及河道马斯京根法的汇流计算;采用相似原理和K-最近邻算法,基于历史样本的模拟误差及相应影响要素对网络输出进行误差修正,实现了无前期实测流量的连续模拟;模型使用SCE-UA算法与遗传早停止LM算法相结合的全局优化方法进行参数优选。在呈村流域的验证表明XBK模型的模拟精度高于新安江模型,全局优化方法能找到最优参数,降低了模型的使用难度。

关键词：新安江模型人工神经网络反向传播算法 K-最近邻算法 SCE-UA算法

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基于河流分段的秦淮河健康评价

河南大学学报（自然科学版） 2022年第1期52卷 43-52页

作者：姚华帅李致家赫冉贾亦真河海大学水文水资源学院南京210098 河海大学商学院南京210098 江南大学商学院江苏无锡214122

河流里程较长时,流经区域的生态环境、经济社会属性往往会有较大变化,直接对河流整体进行评价往往不能准确把握河流健康状况.针对这一问题,以秦淮河为研究对象,提出城市-天然河段河流分段评价指标体系,对城市河段和天然河段分别建立了... 详细信息

河流里程较长时,流经区域的生态环境、经济社会属性往往会有较大变化,直接对河流整体进行评价往往不能准确把握河流健康状况.针对这一问题,以秦淮河为研究对象,提出城市-天然河段河流分段评价指标体系,对城市河段和天然河段分别建立了包含水生境、自然生态系统、水管护和社会服务功能4个准则层各12个指标的评价体系.采用分段加权法,根据不同河段长度占比对不同河段赋予权重,得到秦淮河健康评价最终分值为73.6分,评级为"一般".通过分段评价发现城区水质问题以及天然河段的河流自然形态保护应引起重视,需要加强对污水的处理以及河道的清淤.

关键词：河流健康评价城市河流天然河流分段评价秦淮河流域

基于小波神经网络和自回归模型耦合的河道洪水预测方法(英文)

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Journal of Southeast University(English Edition) 2008年第1期24卷 90-94页

作者：李致家周轶马振坤河海大学水文水资源学院南京210098

在分析非线性河道洪水预报方法中常用BP神经网络不足的基础上,采用具有快速收敛和更有效非线性逼近能力特性的小波神经网络.为适应洪水演进的时变特性,将所建立的用于河道洪水预报的小波神经网络与自回归实时校正模型耦合,校正值为小波... 详细信息

在分析非线性河道洪水预报方法中常用BP神经网络不足的基础上,采用具有快速收敛和更有效非线性逼近能力特性的小波神经网络.为适应洪水演进的时变特性,将所建立的用于河道洪水预报的小波神经网络与自回归实时校正模型耦合,校正值为小波神经网络预报值与自回归模型预报误差之和.自回归实时校正模型的参数通过自适应衰减因子递推最小二乘动态更新以提高校正效果.将该方法应用于西江高要断面洪水预报,计算结果验证了其有效性.

关键词：河道洪水预测小波神经网络自回归模型递推最小二乘自适应衰减因子

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基于机器学习的洪水预报实时校正

水电能源科学 2023年第12期41卷 78-81,67页

作者：衣学军汤岭李致家盛奕华姚成杜若愚山东省水文中心山东济南250000 河海大学水文水资源学院江苏南京210098

为了提高临沂流域水文模型的实时洪水预报精度,基于临沂流域的下垫面特征,建立了临沂流域的TOPKAPI网格模型,采用BP神经网络和LSTM模型对TOPKAPI模型模拟结果在不同预见期内进行了校正,在此基础上使用了堆叠方法并选用Transformer模型... 详细信息

为了提高临沂流域水文模型的实时洪水预报精度,基于临沂流域的下垫面特征,建立了临沂流域的TOPKAPI网格模型,采用BP神经网络和LSTM模型对TOPKAPI模型模拟结果在不同预见期内进行了校正,在此基础上使用了堆叠方法并选用Transformer模型作为二级学习器,对BP和LSTM的校正结果进行了二次学习。结果表明,经过BP和LSTM模型的实时校正,TOPKAPI模型模拟精度得到了明显提高,预见期越短,校正效果越好;在经过堆叠方法进行二次学习后,校正效果最佳,可有效提升临沂流域洪水预报精度。

关键词： TOPKAPI模型实时校正 BP神经网络 LSTM模型洪水预报临沂流域

同方期刊数据库

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无资料地区水文模拟及相似性分析

河海大学学报（自然科学版） 2013年第2期41卷 108-113页

作者：姚成章玉霞李致家孙龙河海大学水文水资源学院江苏南京210098 水利部水文局北京100053

基于新安江模型,利用参数移植方法开展嵌套式流域无资料情况下的水文模拟研究。结果表明,产流参数的移植精度较高,汇流参数的移植精度相对较低,流域坡度对其影响较大。在新安江次洪模型的实际应用中,需要对地貌特征加强考虑。通过对流... 详细信息

基于新安江模型,利用参数移植方法开展嵌套式流域无资料情况下的水文模拟研究。结果表明,产流参数的移植精度较高,汇流参数的移植精度相对较低,流域坡度对其影响较大。在新安江次洪模型的实际应用中,需要对地貌特征加强考虑。通过对流域水文相似性分析,发现在地形指数分布曲线相似的情况下可以移植模型的产流参数;当采用地貌单位线进行流域汇流计算时,参数移植的应用效果较好。

关键词：新安江模型水文模拟水文相似性参数移植无资料地区屯溪流域嵌套流域

基于k-最近邻筛选的BMA集合预报模型研究

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水利学报 2017年第4期48卷 390-397,407页

作者：刘开磊李致家姚成韩通钟栗孙如飞淮河水利委员会水文局(信息中心) 安徽蚌埠233000 河海大学水文水资源学院江苏南京210098

针对冗余训练样本会降低BMA参数求解效率与精度问题,本文提出在BMA运算之前采用k-最近邻(k-nearest neighbor)算法筛选有价值训练样本,并用于BMA参数求解的改进模型。模拟试验在淮河王家坝站进行,分别以k-最近邻筛选、不筛选两种方案为... 详细信息

针对冗余训练样本会降低BMA参数求解效率与精度问题,本文提出在BMA运算之前采用k-最近邻(k-nearest neighbor)算法筛选有价值训练样本,并用于BMA参数求解的改进模型。模拟试验在淮河王家坝站进行,分别以k-最近邻筛选、不筛选两种方案为BMA提供训练样本,统计分析两种方案中王家坝站流量模拟结果,评价BMA改进法的性能。模拟结果显示,采用k-最近邻样本筛选方法后,BMA模型对洪水过程以及洪峰的预报精度提升明显;概率预报结果的离散程度降低的同时,可靠性程度获得提升。k-最近邻样本筛选方法的引入,能够有效去除BMA模型训练样本中的冗余数据,以少量的样本获得更可靠的模型参数,改善集合预报性能。

关键词：集合预报样本筛选 k-最近邻贝叶斯模型平均法高斯混合模型

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改进最小二乘递推算法的洪水预报应用研究

水力发电 2006年第8期32卷 14-16页

作者：周轶李致家河海大学水资源环境学院江苏南京210098

建立线性自回归模型,应用于洪水实时预报,并应用AIC、BIC这两种准则以确定自回归模型的阶数。最小二乘递推算法是估计自回归参数的一种常见方法。最小二乘法估算出的模型参数在预报误差平方和最小的条件下是最优解。研究中,为了强化时... 详细信息

建立线性自回归模型,应用于洪水实时预报,并应用AIC、BIC这两种准则以确定自回归模型的阶数。最小二乘递推算法是估计自回归参数的一种常见方法。最小二乘法估算出的模型参数在预报误差平方和最小的条件下是最优解。研究中,为了强化时变系统的辩识以提高洪水预报精度,对数据采取衰减记忆、有限记忆及时变衰减记忆的方式,对基本的最小二乘递推算法提出了三种改进形式,并利用这几种改进算法进行了洪水演算,最后对几种算法的演算结果进行了比较。

关键词：线性自回归模型最小二乘递推算法有限记忆自适应衰减因子实时洪水预报

新安江模型中河网汇流参数Cs的一种计算方法

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水科学进展 2016年第5期27卷 652-661页

作者：李致家梁珂阚光远李巧玲姚成张珂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 中国水利水电科学研究院水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心北京100038

新安江模型河网汇流参数Cs主要取决于河网形态及地貌特征规律,针对PUB(Prediction in Ungauged Basin)问题,从物理机理分析的角度,构建描述河网汇流动态变化的微分方程并给出适当的定解条件,用解析法得出微分方程的解,从而探索出在无实... 详细信息

新安江模型河网汇流参数Cs主要取决于河网形态及地貌特征规律,针对PUB(Prediction in Ungauged Basin)问题,从物理机理分析的角度,构建描述河网汇流动态变化的微分方程并给出适当的定解条件,用解析法得出微分方程的解,从而探索出在无实测水文资料地区适用的Cs计算方法。选取中国湿润地区和半湿润地区25个流域,统计并分析了各流域次洪模型的Cs计算值和率定值。结果表明,从总体来看计算值和率定值基本上相等;不论流域是否分块,提出的Cs计算方法均适用;当其他参数保持不变,虽然Cs取计算值时所得到的次洪模拟结果略逊于取率定值的模拟结果,但误差在可接受的范围之内,也能取得良好的模拟效果;如果令Cs取计算值,再重新率定其余的各项参数,能够使模拟精度得到进一步提高。采用该法可推求无实测资料地区的汇流参数Cs值,使模型在无资料地区的应用成为一种可能。

关键词：新安江模型汇流参数地貌特征无资料地区次洪模型参数估值