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海河“23.7”流域性特大洪水复盘模拟研究

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河海大学学报(自然科学版) 2024年

作者：李致家张心愿白云鹏黄鹏年南京信息工程大学水文与水资源工程学院河海大学水文水资源学院河北省水文勘测研究中心水利部水文气象灾害机理与预警重点实验室

2023年7月28日—8月2日，受台风“杜苏芮”影响，海河流域出现极端暴雨事件，导致海河“23.7”流域性特大洪水，有22条河流发生超警戒以上洪水，8条河流发生有实测资料以来最大洪水。为支撑海河流域特大洪水的决策及预报预警工作，本研... 详细信息

2023年7月28日—8月2日，受台风“杜苏芮”影响，海河流域出现极端暴雨事件，导致海河“23.7”流域性特大洪水，有22条河流发生超警戒以上洪水，8条河流发生有实测资料以来最大洪水。为支撑海河流域特大洪水的决策及预报预警工作，本研究基于新安江-海河模型，利用实测资料，对位于发生特大洪水的大清河的2个典型小流域——紫荆关流域和漫水河流域开展了洪水模拟工作。分别选取紫荆关流域1996—2020年5场洪水、漫水河流域1953—2016年8场洪水进行参数率定，以“23.7”流域性特大洪水作为验证，模拟结果显示两个小流域洪峰、洪量模拟的相对误差均在20%以内，峰现时间误差均为0h，新安江-海河模型对此次特大洪水的模拟效果很好；经模型间对比发现，相较于受人类活动影响小的紫荆关流域，在受人类活动影响更大的漫水河流域，新安江-海河模型的模拟效果较新安江模型的模拟效果提升更为明显。结果表明，本次构建的流域水文模型模拟精度较高，模拟结果与实测结果吻合较好，可反映实际洪水过程，为海河流域洪水预报预警工作提供支撑。

关键词：海河“23.7”流域性特大洪水极端降水新安江-海河模型洪水预报水文模型

新工科背景下水利工程类专业课程思政教育实践探索——以《水环境保护》为例

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中文科技期刊数据库（文摘版）教育 2024年第2期 139-142页

作者：王健健王洁于志国葛慧黄鹏年南京信息工程大学水文与水资源工程学院江苏南京210044

新工科人才培养是高等教育的重大工程。课程思政是高校思政育人的重要途径。随着社会的发展和水资源管理的日益重要性,在新工科的背景下,水利工程类专业在培养工程技术人才的同时,也需要注重思想政治教育的融入,以培养具备社会责任感和... 详细信息

新工科人才培养是高等教育的重大工程。课程思政是高校思政育人的重要途径。随着社会的发展和水资源管理的日益重要性,在新工科的背景下,水利工程类专业在培养工程技术人才的同时,也需要注重思想政治教育的融入,以培养具备社会责任感和伦理道德观的优秀工程师。本文以南京信息工程大学水文与水资源工程专业水环境保护课程为例,探讨水利工程专业课程思政建设的路径与创新方法,旨在为水利工程专业的教学改革提供一些有益的启示。

关键词：水利工程课程思政新工科水环境保护

水文水力学结合的秦淮河流域洪水模拟与实时校正

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河海大学学报（自然科学版） 2023年第3期51卷 25-30,64页

作者：汪昊燃王容黄鹏年何健姚成河海大学水文与水资源学院江苏南京210098 水利部水文水资源监测预报中心北京100053 南京信息工程大学水文与水资源工程学院江苏南京210044 江苏省水文水资源勘测局江苏南京210029

针对以栅格新安江模型为代表的分布式水文模型在秦淮河流域洪水模拟预报中下游感潮河段应用精度受限的问题,以前垾村(秦)站为节点,上游采用栅格新安江模型计算产流,下游采用水动力学模型对受闸泵调度影响的感潮河段水位进行模拟,并采用... 详细信息

针对以栅格新安江模型为代表的分布式水文模型在秦淮河流域洪水模拟预报中下游感潮河段应用精度受限的问题,以前垾村(秦)站为节点,上游采用栅格新安江模型计算产流,下游采用水动力学模型对受闸泵调度影响的感潮河段水位进行模拟,并采用K最近邻(K NN)法和反馈法对模拟结果进行实时校正。结果表明,采用K NN法校正后确定性系数为0.718~0.975,达到了乙等预报精度要求,可用于秦淮河流域洪水模拟预报。

关键词：栅格新安江模型一维水动力模型洪水模拟实时校正秦淮河流域

长短时记忆与新安江模型的降雨径流耦合模拟性能研究

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水力发电学报 2023年

作者：季通焱黄鹏年李艳忠王洁南京信息工程大学水文与水资源工程学院水利部水文气象灾害机理与预警重点实验室

深度学习技术在降雨径流模拟方面具有广阔应用前景，但受训练样本限制，需与传统水文模型相耦合，由传统水文模型提供训练数据。耦合数据的选择和超参数方案对耦合模型的模拟性能影响显著，但尚未有专门的研究。本文以东湾流域为例，用... 详细信息

深度学习技术在降雨径流模拟方面具有广阔应用前景，但受训练样本限制，需与传统水文模型相耦合，由传统水文模型提供训练数据。耦合数据的选择和超参数方案对耦合模型的模拟性能影响显著，但尚未有专门的研究。本文以东湾流域为例，用双向长短时记忆模型耦合新安江模型不同模块数据，并用灰狼优化算法优化超参数，构建XBG（XAJ-BiLSTM-GWO）模型。结果表明：XBG模型耦合不同数据时，对日径流和场次洪水的模拟性能均有提高，尤以耦合产流量和模拟流量数据时最为明显。不同耦合数据需调整超参数方案，灰狼优化算法可满足需求。本研究为提高耦合模型径流模拟能力提供了新思路和新方法。

关键词：双向长短时记忆模型新安江模型耦合模型灰狼优化算法径流模拟

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秦淮河水文水动力模型及实时校正

河海大学学报（自然科学版） 2022年第4期50卷 26-33页

作者：孙文宇姚成刘志雨何健黄鹏年河海大学水文水资源学院江苏南京210098 水利部信息中心北京100053 江苏省水文水资源勘测局江苏南京210029 南京信息工程大学水文与水资源工程学院江苏南京210044

为了解秦淮河的径流规律及特征,针对秦淮河流域的地形、水系、产汇流特性、水利工程及下游潮位特征,构建了秦淮河流域水文水动力模型,计算了秦淮河水系主要计算断面的水位流量过程,并选择K最近邻算法(KNN法)和反馈法两种实时校正方法对... 详细信息

为了解秦淮河的径流规律及特征,针对秦淮河流域的地形、水系、产汇流特性、水利工程及下游潮位特征,构建了秦淮河流域水文水动力模型,计算了秦淮河水系主要计算断面的水位流量过程,并选择K最近邻算法(KNN法)和反馈法两种实时校正方法对模拟结果进行校正。结果表明,以各洪水场次的洪峰相对误差和纳什效率系数作为评价指标,秦淮河流域水文水动力模型模拟效果良好,经实时校正后,模拟精度得到了进一步提高,可用于流域的洪水预报。

关键词：水文水动力模型实时校正 K最近邻算法反馈法洪水预报秦淮河流域

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分布式降雨输入与汇流模拟对洪峰计算的影响

水力发电学报 2019年第11期38卷 49-57页

作者：黄鹏年李致家南京信息工程大学水文与水资源工程学院南京210044 河海大学水文水资源学院南京210098

3000 km^2以下中小流域洪水灾害是当前洪涝灾害防治的薄弱环节,提高洪峰预报精度、降低不确定性是当务之急。论文以伊河河源地区东湾流域为例,基于新安江模型和蒙特卡洛抽样方法,通过集总式、降雨集总–汇流分布式、降雨分布–汇流集总... 详细信息

3000 km^2以下中小流域洪水灾害是当前洪涝灾害防治的薄弱环节,提高洪峰预报精度、降低不确定性是当务之急。论文以伊河河源地区东湾流域为例,基于新安江模型和蒙特卡洛抽样方法,通过集总式、降雨集总–汇流分布式、降雨分布–汇流集总式和降雨分布–汇流分布式4种方式,研究降雨分布式输入与汇流分布式模拟对洪峰精度和不确定性的影响。结果表明:(1)降雨分布式输入总体上能够提高洪峰精度,但对于某些降雨空间分布极端不均的洪水,则会扩大洪峰误差;(2)降雨分布式输入使新安江模型汇流参数相互独立,扩大了洪峰计算的不确定性;(3)汇流分布式模拟总体上能够减小洪峰计算的不确定性。研究结果为中小河流洪水预报提供了有益的参考。

关键词：防洪降雨汇流分布式洪峰精度不确定性

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气候变化对鄱阳湖流域径流的影响

河海大学学报（自然科学版） 2020年第1期48卷 39-45页

作者：邓鹏孙善磊黄鹏年南京信息工程大学水文与水资源工程学院江苏南京210044

为研究未来气候变化对鄱阳湖流域径流的影响,构建了0.1°分辨率VIC水文模型,采用均匀设计法率定参数。应用CMIP5多模式气象数据结果驱动VIC模型,对RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下的鄱阳湖流域径流变化进行评估。结果表明,在RCP2.6和RCP4.... 详细信息

为研究未来气候变化对鄱阳湖流域径流的影响,构建了0.1°分辨率VIC水文模型,采用均匀设计法率定参数。应用CMIP5多模式气象数据结果驱动VIC模型,对RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下的鄱阳湖流域径流变化进行评估。结果表明,在RCP2.6和RCP4.5情景下未来期(2026—2040年)较基准期(2006—2020年)径流呈增加趋势,在RCP8.5情景下径流呈减少趋势。各种模式都在汛期径流有增加趋势,枯季径流有减小趋势,发生水文极端事件的态势更加明显。

关键词：气候变化鄱阳湖径流水文模型 VIC模型气候模式

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灵活架构水文模型在不同产流区的应用

水科学进展 2014年第1期25卷 28-35页

作者：李致家黄鹏年姚成李巧玲赵丽霞余钟波河海大学水文水资源学院江苏南京210098

对于给定的流域,选择合适的水文模型进行模拟是水文学研究的难点。选取中国11个典型流域,划分为蓄满产流区、超渗产流区及混合产流区,分别验证4种经典概念性模型与4种灵活架构模型。研究表明:蓄满产流区灵活架构模型难以提高模拟精度,... 详细信息

对于给定的流域,选择合适的水文模型进行模拟是水文学研究的难点。选取中国11个典型流域,划分为蓄满产流区、超渗产流区及混合产流区,分别验证4种经典概念性模型与4种灵活架构模型。研究表明:蓄满产流区灵活架构模型难以提高模拟精度,但可以检验模型构件对模拟结果的影响,排除不合实际的模型结构;超渗产流区灵活架构模型可以提高模拟精度,但缺乏系统性,难以完整准确地描绘水文过程。综合而言,灵活架构模型表现不稳定,通用性差,但架设与修改方便,易于确定流域产汇流关键过程,是水文模拟的有效手段。

关键词：水文模拟径流灵活架构模型固定架构模型

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非线性变参数无人船艏向H_∞鲁棒控制

控制与决策 2024年第5期39卷 1507-1516页

作者：黄宴委黄鹏福州大学电气工程与自动化学院福州350116

针对水流冲击引起无人船(unmanned surface vehicle,USV)转艏呈现非线性特点,建立基于转艏运动的非线性变参数(nonlinear parameter-varying,NPV) USV模型,并提出一种NPV H_∞艏向控制方法,以提高艏向调节的快速性和鲁棒性.首先,考虑低... 详细信息

针对水流冲击引起无人船(unmanned surface vehicle,USV)转艏呈现非线性特点,建立基于转艏运动的非线性变参数(nonlinear parameter-varying,NPV) USV模型,并提出一种NPV H_∞艏向控制方法,以提高艏向调节的快速性和鲁棒性.首先,考虑低展弦比机翼理论能较好地描述船体受水流冲击的特点,建立基于水动力阻尼的非线性Fossen模型.通过忽略横荡速度和横流阻力将动力学模型简化为操纵动力学模型,并引入艏向角,建立NPV艏向模型.其次,构造与艏向控制系统状态和纵荡速度变参相关的Lyapunov函数,推导出满足艏向闭环控制系统H_∞鲁棒稳定的非线性控制器求解条件,该条件是一个非线性矩阵不等式(nonlinear matrix inequality,NLMI).由于NLMI难以求解,根据平方和(sums of squares,SOS)理论,用多项式矩阵代替NLMI中的非线性矩阵,并将NLMI转化为可使用SOS工具求解的多项式线性矩阵不等式.仿真结果表明,NPV H_∞控制器在艏向调节时具有较快的系统响应和更高的准确性.

关键词：无人船艏向控制水动力阻尼非线性变参数 H_∞鲁棒控制平方和