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Cost-Benefit Analysis of the Wuxikou Integrated Flood Management Project Considering the Effects of Flood Risk Reduction and Resettlement

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International Journal of Disaster Risk Science 2023年第5期14卷 795-812页

作者： Peng Zeng Weihua Fang Haixia Zhang zhongmin liang Key Laboratory of Environmental Change and Natural Disasters Ministry of EducationBeijing Normal UniversityBeijing100875China Academy of Disaster Risk Science Faculty of Geographical ScienceBeijing Normal UniversityBeijing100875China State Key Laboratory of Earth Surface Processes and Resource Ecology(ESPRE) Beijing Normal UniversityBeijing100875China College of Hydrology and Water Resources Hohai UniversityNanjing210098China

Evaluation of the economic costs and benefits of flood disaster risk management projects is ***,current costbenefit analyses(CBA) often lack reliable estimates of the expected loss reduction from flood control measures and ignore quantitative assessments of *** address these limitations,this study incorporated a probabilistic risk analysis method and quantitative resettlement benefits assessment into the CBA framework,using the Wuxikou Integrated Flood Management Project(WIFMP) in Jiangxi Province,China,as a case *** direct economic benefits of flood control were estimated by integrating hydrological statistics,numerical flood inundation simulation,and quantitative damage analysis with exposure and vulnerability ***,the resettlement benefits were quantified by measuring the annual income growth of migrants based on assumptions about household *** analysis shows that the total WIFMP investment is RMB 3546.1 million yuan(USD 1=RMB 6.976 yuan),including loan principal and interest of 244.4 million yuan,and operations and maintenance of 605.5 million yuan at 2020 *** project benefits are estimated at 351.3 million yuan in flood risk reduction,155.7-191.9 million yuan from increased resettlement income,and 42.7 million yuan in power and water *** the costs and benefits across the entire project lifecycle,the internal rate of return ranges from 13.7 to 14.2%,and the net present value ranges from 31.8 to 352.6 billion *** improved benefit estimation methodology,this research enables a more reliable and holistic evaluation of costs and benefits for flood risk management *** provides insights for policymakers and practitioners involved in similar projects,contributing to more informed decision making and better allocation of resources in flood disaster risk management.

关键词： Cost-benefit analysis Flood management project Resettlement Risk reduction

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Application of Bayesian approach to hydrological frequency analysis

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Science China(Technological Sciences) 2011年第5期54卷 1183-1192页

作者： liang zhongmin LI BinQuan YU ZhongBo CHANG Wen Juan College of Hydrology and Water Resources Hohai University Nanjing 210098 China Department of Geosciences University of Nevada Las Vegas NV 89154 USA

An existing Bayesian flood frequency analysis method is applied to quantile estimation for Pearson type three (P-III) probability distribution. The method couples prior and sample information under the framework of Bayesian formula, and the Markov Chain Monte Carlo (MCMC) sampling approach is used to estimate posterior distributions of parameters. Different from the original sampling algorithm (i.e. the important sampling) used in the existing approach, we use the adaptive metropolis (AM) sampling technique to generate a large number of parameter sets from Bayesian parameter posterior distributions in this paper. Consequently, the sampling distributions for quantiles or the hydrological design values are constructed. The sampling distributions of quantiles are estimated as the Bayesian method can provide not only various kinds of point estimators for quantiles, e.g. the expectation estimator, but also quantitative evaluation on uncertainties of these point estimators. Therefore, the Bayesian method brings more useful information to hydrological frequency analysis. As an example, the flood extreme sample series at a gauge are used to demonstrate the procedure of application.

关键词： Bayesian theory hydrological frequency analysis Markov Chain Monte Carlo prior distribution posterior distribution

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基于贝叶斯模型平均理论的水文模型合成预报研究

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水力发电学报 2010年第2期29卷 114-118页

作者：梁忠民戴荣王军余钟波水文水资源与水利工程科学国家重点实验室、河海大学南京210098 中国水利顾问集团西北勘测设计院西安710065 Dept.of Geoscience University of NevadaLas VegasNV 89154USA

通过亚高斯模型分别对实测和水文模型预报的洪水序列进行正态分位数变换,并建立变换后的实测与预报时间序列的线性关系;然后根据贝叶斯模型平均理论,以实测序列条件下某一水文模型为最优模型的概率为权重,对各模型预报变量的条件概率密... 详细信息

通过亚高斯模型分别对实测和水文模型预报的洪水序列进行正态分位数变换,并建立变换后的实测与预报时间序列的线性关系;然后根据贝叶斯模型平均理论,以实测序列条件下某一水文模型为最优模型的概率为权重,对各模型预报变量的条件概率密度函数进行加权,得到预报变量的概率密度函数,即高斯混合模型,从而实现了不同水文模型预报的合成及概率预报;最后,采用期望最大化算法估计高斯混合模型的参数。以密赛流域为实例,对本文的方法进行了验证。结果表明,基于贝叶斯模型平均的水文模型的合成预报不仅可以提供精度较高的均值预报,而且可以通过置信区间估计,定量评价模型预报的不确定性。

关键词：水文物理学水文预报贝叶斯模型平均水文不确定性分析亚高斯模型期望最大化算法

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基于积雪数据的HBV模型改进及应用

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水文 2024年第1期44卷 26-32页

作者：俞炜博梁忠民河海大学水文水资源学院江苏南京210098

大渡河流域内站点分布较少,历史观测数据不足,给该地区的融雪径流预报带来困难。基于欧洲中期天气预报中心提供的最新一代高分辨率陆面再分析数据集ERA5-Land,将积雪覆盖率和积雪平均深度引入度日因子雪量计算公式中,对HBV模型的积融雪... 详细信息

大渡河流域内站点分布较少,历史观测数据不足,给该地区的融雪径流预报带来困难。基于欧洲中期天气预报中心提供的最新一代高分辨率陆面再分析数据集ERA5-Land,将积雪覆盖率和积雪平均深度引入度日因子雪量计算公式中,对HBV模型的积融雪模块进行改进,以提升融雪径流计算的可靠性。以大渡河上游为研究对象,选取1961—2018年的水文气象资料对模型进行率定和验证,并以2019年为例进行试预报研究。结果表明,通过引入ERA5-Land再分析数据,以及对积融雪模块进行改进,发挥了其在模拟积融雪上的优势,有效提升了融雪径流预报精度,对大渡河流域具有适用性。研究成果可为稀缺资料地区融雪径流模拟预报提供经验。

关键词： HBV模型水文预报 ERA5-Land 积雪平均深度积雪覆盖率大渡河流域

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基于变分贝叶斯深度学习的水文概率预报方法

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水科学进展 2023年第1期34卷 33-41页

作者：李大洋姚轶梁忠民周艳李彬权盐城工学院土木工程学院江苏盐城224051 南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029 河海大学水文水资源学院江苏南京210098 盐城师范学院江苏省滩涂生物资源与环境保护重点实验室江苏盐城224007 水安全与水科学协同创新中心江苏南京210024

目前水文领域关于深度学习的研究多集中于提高预测能力方面,与具有物理机制的水文模型相比,深度学习复杂的内部结构导致其不具备可解释性,预测结果难以被信任,因此发展可信赖的深度学习对于推进水科学发展具有重要意义。基于预报残差分... 详细信息

目前水文领域关于深度学习的研究多集中于提高预测能力方面,与具有物理机制的水文模型相比,深度学习复杂的内部结构导致其不具备可解释性,预测结果难以被信任,因此发展可信赖的深度学习对于推进水科学发展具有重要意义。基于预报残差分析框架,构建具有物理机制的水文模型与深度学习融合的混合模型,以充分利用两者优势;引入变分贝叶斯理论,提出变分贝叶斯与深度学习耦合的概率预报模型VB-LSTM,以定量评估水文预报结果的不确定性、提高结果可靠度。以黄河源区1961—2015年的径流过程为研究对象,对VB-LSTM模型进行应用示例研究。结果表明:与长短时记忆网络(LSTM)相比,VB-LSTM模型在验证期预报精度更高,结果更稳定;与传统基于“线性-正态”假设的水文概率预报方法相比,VB-LSTM模型具有更高的预报精度,且不确定性更小、预报结果更可靠。

关键词：水文概率预报深度学习变分贝叶斯长短时记忆网络混合模型

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极性倍频晶体中的相干喇曼混频

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光学学报 1984年第8期4卷 731-736页

作者：谷忠民梁培辉中国科学院上海光学精密机械研究所

本文建立了极性倍频晶体中极化声子相干喇曼混频的耦合波方程,其中考虑了超喇曼极化率βR.该方程在小信号、声子近似以及喇曼驱动的参量近似下求解.结果表明:在高强度泵浦光受激喇曼散射的相干驱动下,极性倍频晶体可以在泵浦光倍频附近... 详细信息

本文建立了极性倍频晶体中极化声子相干喇曼混频的耦合波方程,其中考虑了超喇曼极化率βR.该方程在小信号、声子近似以及喇曼驱动的参量近似下求解.结果表明:在高强度泵浦光受激喇曼散射的相干驱动下,极性倍频晶体可以在泵浦光倍频附近产生极化声子的相干喇曼光束.这种光束可以通过不同的相干喇曼混频过程,由倍频光直接转换,或由基波光直接转换,还可以由倍频光与基波光共同转换而成.这三种转换过程具有各自不同的相位失配因子.在一定条件下,后两种过程可以同时进行.在LiIO3晶体中证实了上述的结论.实验中泵浦光强度约3.0×109W/cm2.

关键词：混频倍频晶体喇曼泵浦光倍频光极化声子极性

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多调查期洪水频率计算及参数估计公式推导

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水文 2016年第3期36卷 1-5页

作者：黄华平梁忠民河海大学水文水资源学院江苏南京210098

基于实测极值流量系列进行水文频率分析时,为了提高系列的代表性及洪水估计的可靠性,常将历史洪水信息融合到实测系列构成不连续样本。考虑到目前给出的不连续样本经验频率计算方法多数是针对单个调查期,本文提出了适用于多个调查期不... 详细信息

基于实测极值流量系列进行水文频率分析时,为了提高系列的代表性及洪水估计的可靠性,常将历史洪水信息融合到实测系列构成不连续样本。考虑到目前给出的不连续样本经验频率计算方法多数是针对单个调查期,本文提出了适用于多个调查期不连续样本的经验频率计算方法,同时推导了均值(EX)和变差系数(Cv)的矩法计算公式,并将该方法应用于某水文站年洪峰系列的频率分析中。

关键词：洪水频率调查考证期不连续样本统一处理法分别处理法矩法

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基于机器学习模型的淮河流域中长期径流预报研究

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地学前缘 2022年第3期29卷 284-291页

作者：胡义明陈腾罗序义唐超梁忠民河海大学水文水资源学院江苏南京210098

准确可靠的中长期径流预报是支撑水资源科学调配、提高水资源利用效率的关键。本研究采用AdaBoost模型(AdB)、随机森林模型(RF)和支持向量机模型(SVM)进行淮河流域王家坝和蚌埠站当年11月至次年10月共12个月的中长期径流预报研究。采用... 详细信息

准确可靠的中长期径流预报是支撑水资源科学调配、提高水资源利用效率的关键。本研究采用AdaBoost模型(AdB)、随机森林模型(RF)和支持向量机模型(SVM)进行淮河流域王家坝和蚌埠站当年11月至次年10月共12个月的中长期径流预报研究。采用置换准确度重要性度量法从130项气象-气候因子及前期降雨/流量构建的1 562个因子变量中筛选出影响各月径流的关键因子,构建了基于AdB、RF和SVM模型的各月径流预报模型,模型参数采用随机搜索技术并结合交叉验证方式确定。采用变幅误差合格率和等级(五级)预报合格率指标对模型的预报精度进行了评估。变幅误差合格率指标表明,王家坝12个月的平均合格率分别为99.8%(AdB)、96.6%(RF)和95.9%(SVM),蚌埠站分别为100%(AdB)、94.8%(RF)和93.8%(SVM);等级预报合格率指标表明,王家坝12个月的平均合格率分别为79.0%(AdB)、76.4%(RF)和79.9%(SVM),蚌埠站分别为81.0%(AdB)、75.6%(RF)和76.6%(SVM)。模型均具有较好的预报效果,但RF和SVM模型对于高流量值的预报存在偏低现象,AdB模型整体上优于RF和SVM模型。

关键词：机器学习 AdaBoost模型随机森林模型支持向量机模型径流预报淮河流域

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基于等可靠度法的变化环境下工程水文设计值估计方法

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水科学进展 2017年第3期28卷 398-405页

作者：梁忠民胡义明王军李彬权杨靖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 河海大学商学院管理科学研究所江苏南京210098

气候变化及人类活动影响的加剧,改变了水文极值系列产生的平稳性条件,给现行水文频率分析计算方法带来挑战,亟需发展非平稳性条件下的水文频率分析理论与方法。讨论了等可靠度法的基本思想,拓宽了该方法在变化环境下工程水文设计方面的... 详细信息

气候变化及人类活动影响的加剧,改变了水文极值系列产生的平稳性条件,给现行水文频率分析计算方法带来挑战,亟需发展非平稳性条件下的水文频率分析理论与方法。讨论了等可靠度法的基本思想,拓宽了该方法在变化环境下工程水文设计方面的应用,以解决变化环境下工程水文设计值中的两类问题:(1)对于待建工程,依据非平稳性的水文极值系列,如何推求给定标准的设计值;(2)对于已建工程,如何协调/调整已建工程的洪水设计值,以适应变化环境对其产生的影响。以黄龙滩1956—2014年共59年的15日洪量系列为对象,对等可靠度法进行应用示例研究,并分析了参数估计不确定性对水文设计值的影响。结果表明,在非一致性条件下,给定设计标准下的水文设计值随着工程设计使用年限的变化而变化,且设计值估计的不确定性随着工程设计使用年限的增加而增大。

关键词：变化环境工程水文设计等可靠度法设计使用年限不确定性

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无直接控制水深资料的河道水面线计算

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水力发电 2010年第1期36卷 32-34页

作者：王晶晶梁忠民河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098

河道水面线计算中的分段求和法需要事先确定开始计算断面的控制水深。为此,采用了根据河道断面资料先计算临界水深和正常水深,再结合12种水面曲线的规律确定控制水深的方法。应用结果表明,该方法适用于无直接控制水深资料的非棱柱体明... 详细信息

河道水面线计算中的分段求和法需要事先确定开始计算断面的控制水深。为此,采用了根据河道断面资料先计算临界水深和正常水深,再结合12种水面曲线的规律确定控制水深的方法。应用结果表明,该方法适用于无直接控制水深资料的非棱柱体明渠水面线计算。

关键词：水面曲线河道控制水深分段求和法

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