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基于VIC和MLP-ANN模型重建中国陆地水储量数据

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水科学进展 2024年

作者：巨佳丽武传号胡晓农龚郑洁中国地质大学(北京)水资源与环境学院河海大学水灾害防御全国重点实验室长江保护与绿色发展研究院济南大学水利与环境学院暨南大学生命科学技术学院

基于GRACE重力卫星的产品数据为大尺度的陆地水储量研究提供了重要支撑，但由于数据长度有限，无法满足长序列研究需求。基于气象和水文观测数据，利用VIC（Variable Infiltration Capability）模型在中国十大水资源分区构建了流域水循... 详细信息

基于GRACE重力卫星的产品数据为大尺度的陆地水储量研究提供了重要支撑，但由于数据长度有限，无法满足长序列研究需求。基于气象和水文观测数据，利用VIC（Variable Infiltration Capability）模型在中国十大水资源分区构建了流域水循环模型，基于模型输出的土壤水和雪水储量，并结合气象观测数据，构建了基于多层感知器的人工神经网络模型（MLP-ANN），重建了中国地区1980—2018年高分辨率（0.25°）的陆地水储量距平（TWSA）月尺度数据集，并利用2003—2018年的GRACE数据对重建的TWSA进行评估。结果表明：①VIC模型总体具有较好的模拟效果，且湿润流域的模拟精度优于半干旱流域；②重建的TWSA在空间分布上与GRACE数据高度一致，可以较好地捕捉到绝大部分流域TWSA的年际变化特征及趋势；③1980—2018年，TWSA在华北平原、辽东、松花江西部、西南及西北部分地区呈显著下降趋势（>5 mm/a），而显著上升趋势主要集中在西部的少部分地区（>20 mm/a）。重建的TWSA数据可为中国地区的水文气象研究提供数据支撑。

关键词：陆地水储量 GRACE VIC模型人工神经网络数据重建中国

气候变化情景下北江流域骤发干旱特征变化预测

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水文 2024年第2期44卷 96-102页

作者：雷勇王赛赛陈蓓武传号珠江水利委员会珠江水利科学研究院广东广州510640 暨南大学环境学院广东广州511443 暨南大学生命科学技术学院广东广州510632 河海大学水灾害防御全国重点实验室江苏南京210098

以北江流域为研究对象,利用VIC(Variable Infiltration Capacity)模型与CMIP5全球气候模式耦合构建了流域水循环模型,基于模型输出的蒸发和潜在蒸发数据,构建基于SESR指数的骤发干旱(简称骤旱)识别方法,评估2021—2050年三种排放情景下(... 详细信息

以北江流域为研究对象,利用VIC(Variable Infiltration Capacity)模型与CMIP5全球气候模式耦合构建了流域水循环模型,基于模型输出的蒸发和潜在蒸发数据,构建基于SESR指数的骤发干旱(简称骤旱)识别方法,评估2021—2050年三种排放情景下(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)骤旱特征(频次、历时、强度)相对于基准期(1971—2000)的变化及不确定性。结果表明,在RCP情景下:(1)流域呈持续增暖趋势,且排放情景越高升温幅度越大,降水、蒸发和潜在蒸发呈总体呈减小趋势,但潜在蒸发减小幅度小于蒸发;(2)骤旱频次在流域西部(东部)减少(增加),且增幅随排放情景上升而增大(<80%),流域东北部和南部预计会遭遇强度更高、历时更长的骤旱过程;(3)不同骤旱特征预测的不确定性差异较大,且均呈现出较强的空间异质性。

关键词：骤旱 VIC模型气候模式情景预测不确定性

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双时间步法在二维浅水方程求解中的应用

水科学进展 2014年第4期25卷 542-549页

作者：喻海军黄国如武传号华南理工大学土木与交通学院广东广州510640 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510640

针对传统算法效率低的问题,将隐式双时间步法应用于求解二维浅水方程,建立了非结构网格下高效的有限体积模型。在应用双时间步法时,虚拟时间层中的定常问题采用高效的隐式LU-SGS(Lower-Upper Symmetric Gauss-Seidel)方法进行迭代求解... 详细信息

针对传统算法效率低的问题,将隐式双时间步法应用于求解二维浅水方程,建立了非结构网格下高效的有限体积模型。在应用双时间步法时,虚拟时间层中的定常问题采用高效的隐式LU-SGS(Lower-Upper Symmetric Gauss-Seidel)方法进行迭代求解。通过模拟计算4个典型算例以及与传统显式算法进行比较,对模型精度、效率及处理实际问题能力进行检验,分析了时间步长、内迭代次数对模型性能的影响。结果表明,双时间步法放宽了稳定性对时间步长的限制,时间步长可取到显式格式10倍以上,计算耗时减少了50%以上,模型具有良好精度与适应性,具有较好的推广应用价值。

关键词：双时间步法二维浅水方程有限体积法非结构网格

基于粗糙集理论的东江流域水基系统健康集对评价

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系统工程理论与实践 2014年第5期34卷 1345-1351页

作者：黄国如武传号向碧为华南理工大学土木与交通学院广州510640 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广州510640

基于水基系统概念和内涵构建了东江流域水基系统健康评价指标体系和评价标准，分别采用层次分析法和粗糙集理论得到评价指标的主观权重和客观权重，将其进行加权平均得到评价指标的综合权重．运用集对分析方法从系统的稳定态、和谐度、... 详细信息

基于水基系统概念和内涵构建了东江流域水基系统健康评价指标体系和评价标准，分别采用层次分析法和粗糙集理论得到评价指标的主观权重和客观权重，将其进行加权平均得到评价指标的综合权重．运用集对分析方法从系统的稳定态、和谐度、演进率三方面对东江流域水基系统健康进行综合评价，评价结果表明，东江流域水基系统健康状态在2005年处于“中等”水平，2010~2020年处于“较好”水平，2030年达到“很好”级别．从总体上看，水基系统朝着健康稳定的方向发展．

关键词：水基系统东江流域健康评价粗糙集理论集对分析

基于Copula函数的广州市短历时暴雨与潮位组合风险分析

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水力发电学报 2014年第2期33卷 33-40页

作者：武传号黄国如吴思远华南理工大学土木与交通学院广州510640 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广州510640

广州是内涝频发的城市,短历时强降雨与外江洪水、潮水顶托是诱发内涝的主要因素,也是内涝风险研究的重要内容。运用Archimedean Copula函数构建了广州市年最大1小时降雨量与年最大潮位、年最大潮位与相应时段1小时降雨量以及年最大1小... 详细信息

广州是内涝频发的城市,短历时强降雨与外江洪水、潮水顶托是诱发内涝的主要因素,也是内涝风险研究的重要内容。运用Archimedean Copula函数构建了广州市年最大1小时降雨量与年最大潮位、年最大潮位与相应时段1小时降雨量以及年最大1小时降雨量与相应时段潮位三种联合分布,建立了广州市雨潮组合风险概率模型,得到了雨潮组合的条件风险概率、同现风险概率、治涝风险概率及重现期。分析表明基于Copula函数的雨潮联合分布拟合较好,组合风险分析可靠,分析结果可为广州市城区内涝防治提供科学依据。

关键词：水文学 Copula函数联合分布雨潮组合风险分析广州市

气候变化情景下北江飞来峡水库极端入库洪水预估

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水科学进展 2015年第1期26卷 10-19页

作者：黄国如武传号刘志雨陈芷菁胡健伟尹志杰华南理工大学土木与交通学院广东广州510640 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510640 水利部水利信息中心北京100053 广东省水文局广东广州510150

以北江飞来峡水库上游为研究对象,构建了网格分辨率为0.25°×0.25°的VIC(Variable Infiltration Capacity)水文模型,应用CMIP5多模式输出的降尺度结果与VIC模型耦合,对RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下未来时期(2020—2050年)飞来峡水库... 详细信息

以北江飞来峡水库上游为研究对象,构建了网格分辨率为0.25°×0.25°的VIC(Variable Infiltration Capacity)水文模型,应用CMIP5多模式输出的降尺度结果与VIC模型耦合,对RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下未来时期(2020—2050年)飞来峡水库的入库洪水进行预估,并根据IPCC第5次评估报告处理和表达不确定性的方法来描述预估结论的可信度。结果表明,2020—2050年飞来峡水库年最大洪峰流量和年最大7日、15日洪量在RCP2.6情景下"大约可能"呈增加趋势,在RCP4.5和RCP8.5情景下"较为可能"呈增加趋势,水库防洪安全风险增大。与历史时期(1970—2000年)相比,未来水库极端入库洪水增加的可能性从大到小依次为RCP4.5、RCP2.6和RCP8.5情景,其中设计洪水100年、50年和20年一遇的洪峰流量在3种排放情景下均呈上升趋势,100年、50年和20年一遇的最大7日、15日洪量在RCP4.5情景下以上升为主,而在RCP2.6和RCP8.5情景下则主要呈减少态势。

关键词：气候变化第5次耦合模式比较计划 VIC模型飞来峡水库洪峰流量洪水预估

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广州市城区短历时暴雨特征分析

水电能源科学 2013年第8期31卷 4-6页

作者：陈其幸武传号黄国如吴思远广东省水文局广州水文分局广东广州510150 华南理工大学土木与交通学院广东广州510640 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510640

气候变暖导致极端降雨频发,研究短历时暴雨的变化规律可为广州市内涝防治提供科学依据。选取中大站1984～2010年最大1h降雨量资料,通过趋势线、滑动平均法、累积距平曲线、Mann-Kendall趋势检验法、小波分析等方法对广州市年最大1h降雨... 详细信息

气候变暖导致极端降雨频发,研究短历时暴雨的变化规律可为广州市内涝防治提供科学依据。选取中大站1984～2010年最大1h降雨量资料,通过趋势线、滑动平均法、累积距平曲线、Mann-Kendall趋势检验法、小波分析等方法对广州市年最大1h降雨序列和暴雨次数进行统计分析。结果表明,广州市年最大1h降雨量呈现周期性变化,进入21世纪后波动减弱,且稳定在较大的范围内;大于20、30、40mm的1h暴雨次数均呈现出不同程度的增大趋势,其中大于30mm的次数增加显著。

关键词：气候变化城市内涝广州市 1 h降雨 Mann-Kendall检验法小波分析

基于趋势检验与经验正交的滦河山区流域水文过程分析

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西北大学学报（自然科学版） 2023年第1期53卷 33-43页

作者：周君吕世轩武传号张永强张军龙山东师范大学地理与环境学院山东济南250358 暨南大学生命科学技术学院广东广州510632 布里斯托大学土木工程系英国布里斯托BS81TR 中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室北京100101

以滦河山区流域为研究对象,运用趋势检验、经验正交、Budyko敏感性系数等方法,对流域气象和水文要素及土地利用数据进行分析,探讨了变化环境下滦河山区流域水文响应过程。结果表明:①1961—2018年滦河山区流域降水呈不显著下降趋势(-3.4... 详细信息

以滦河山区流域为研究对象,运用趋势检验、经验正交、Budyko敏感性系数等方法,对流域气象和水文要素及土地利用数据进行分析,探讨了变化环境下滦河山区流域水文响应过程。结果表明:①1961—2018年滦河山区流域降水呈不显著下降趋势(-3.4 mm/10 a),潜在蒸散发呈显著下降趋势(-7.5 mm/10 a),且二者空间变化方向具有一致性;径流呈显著下降趋势(-4.1×10^(8)m^(3)/10 a),并呈现出干湿交替的周期变化特征;②在人类活动影响下,整个变化期(1980—2018年)径流量减少11.8×10^(8)m^(3);③归因分析表明,气候在径流变化的贡献中占比27.2%,人类活动的贡献度达69.6%,是引起滦河山区径流量减少的主要因素。

关键词：气候变化人类活动径流过程滦河山区流域

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基于SWMM模型的济南城市雨洪模拟研究

水资源研究 2012年第6期1卷 433-439页

作者：喻海军黄国如武传号华南理工大学土木与交通学院广州

在城市尺度上构建了基于SWMM模型的济南市城市雨洪模型,利用2006年和2007年暴雨洪水资料对该模型进行验证,结果表明所构建的模型具有良好的精度和可靠性,能为济南市防洪决策提供科学依据。运用构建的城市雨洪模型对济南市城市排水系统... 详细信息

在城市尺度上构建了基于SWMM模型的济南市城市雨洪模型,利用2006年和2007年暴雨洪水资料对该模型进行验证,结果表明所构建的模型具有良好的精度和可靠性,能为济南市防洪决策提供科学依据。运用构建的城市雨洪模型对济南市城市排水系统进行检验与评价,并对济南市应对突发性暴雨防灾减灾规划的合理性进行剖析,以检验该模型在城市雨洪防灾减灾分析评价以及规划实践中的应用效果。

关键词：城市雨洪模型 SWMM模型济南市山前平原型城市