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Changes in runoff and eco-flow in the Dongjiang River of the Pearl River Basin, China

Frontiers of Earth Science 2014年第4期8卷 547-557页

作者： kairong lin Yanqing LIAN Xiaohong CHEN Fan LU Department of Water Resources and Environment Sun Yat-sen University Guangzhou 510275 China Key Laboratory of Water Cycle and Water Security in Southern China of Guangdong High Education Institute Sun Yat-sen University Guangzhou 510275 China Illinois State Water Survey The Prairie Research Institute University of Illinois at Urbana-Champaign IL 61820 USA China Institute of Water Resources and Hydropower Research Department of Water Resources Beijing 100038 China

The Dongjiang River, one of the tributaries of the Pearl River, serves as the critical water source for Guangdong Province and the District of Hong Kong in China. In this study, the change trend and change points of flow at three main gaging stations in the Dongjiang River were analyzed using the nonparametric Mann-Kendall test and Pettitt-Mann-Whitney change-point statistics. Flow regime changes in the Dongjiang River were quantified by using both the Indicators of Hydrologic Alteration （IHA） parameters and eco-statistics, such as ecosurplus and eeodeficit. It was found that the change trend for annual median flow in the Dongjiang River increased over the past 60years, with the major change occurring sometime between 1970 and 1974. IHA analyses showed that the magnitude of monthly flow decreased during the flood period, but increased greatly during the dry period. The median date of the one-day minimum flow moved ahead, and the duration of low pulse for the Dongjiang River was reduced significantly because of reservoir construction and operations. The IHA-based Dundee Hydrological Regime Alteration Method analysis indicated that all three stations have experienced a moderate risk of impact since 1974. The eco-statistical analyses showed that the majority of the flows appeared to be ecosurplus at all three locations after 1974, while flows with less than 30%, or higher exceedance probability, had ecodeficit in the summer flood period due to heavy reservoir operations.

关键词： hydrologic alteration change point analysis,runoff eco-flow

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基于深度学习的城市内涝积水水深预测模型

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水资源保护 2025年第1期41卷 56-63页

作者：林凯荣欧阳佳娜马旭民肖名忠冯星昱中山大学土木工程学院广东广州510275 广东省海洋土木工程重点实验室广东广州510275 广东省华南地区水安全调控工程技术研究中心广东广州510275

为提高城市内涝模拟计算效率,满足城市内涝预警时效性的要求,利用深度学习方法优势,基于传统水文水动力学模型的模拟结果,以坡度、高程、降水量等城市暴雨内涝致灾链条发展的关键驱动因子作为输入,结合卷积神经网络(CNN)和长短期记忆网... 详细信息

为提高城市内涝模拟计算效率,满足城市内涝预警时效性的要求,利用深度学习方法优势,基于传统水文水动力学模型的模拟结果,以坡度、高程、降水量等城市暴雨内涝致灾链条发展的关键驱动因子作为输入,结合卷积神经网络(CNN)和长短期记忆网络(LSTM),引入注意力机制(ATT),并使用麻雀搜索优化算法进行超参数优选,构建了城市内涝积水水深预测的CNN-LSTM-ATT模型。利用该模型对深圳市大空港新城区内涝积水水深进行预测,结果表明:CNN-LSTM-ATT模型能有效预测暴雨引起的城市内涝积水水深,其在未来30 min内的预测水深与水文水动力学模型模拟结果相近,模型精度在延长预见期后略有下降;与水文水动力学模型相比,CNN-LSTM-ATT模型模拟效率提高近200倍。

关键词：城市内涝水文水动力学模型深度学习方法水深预测深圳市

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Uncertainty analysis for integrated water system simulations using GLUE with different acceptability thresholds

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Science China(Technological Sciences) 2021年第8期64卷 1791-1804页

作者： ZHANG YongYong XIA Jun SHAO QuanXi LI Lu YEN Haw ZHAI XiaoYan ZHAO TongTieGang lin kairong Key Laboratory of Water Cycle and Related Land Surface Processes Institute of Geographic Sciences and Natural Resources ResearchChinese Academy of SciencesBeijing100101China CSIRO Data 61 WembleyWestern Australia6913Australia Bjerknes Centre for Climate Research NORCE Norwegian Research CentreBergen5007Norway Blackland Research and Extension Center Texas A&M UniversityTempleTexas76502USA China Institute of Water Resources and Hydropower Research Beijing100038China Department of Water Resources and Environment Sun Yat-sen UniversityGuangzhou510275China

Integrated water quantity and quality simulations have become a popular tool in investigations on global water *** integrated and complex models,conventional uncertainty estimations focus on the uncertainties of individual modules,e.g.,module parameters and structures,and do not consider the uncertainties propagated from interconnected ***,this study investigated all the uncertainties of integrated water system simulations using the GLUE(i.e.,generalized likelihood uncertainty estimation)method,including uncertainties associated with individual modules,propagated uncertainties associated with interconnected modules,and their *** changes in both acceptability thresholds of GLUE and the uncertainty estimation results were also investigated for different fixed percentages of total number of iterations(100000).Water quantity and quality variables(i.e.,runoff and ammonium nitrogen)were selected for the case *** results showed that module uncertainty did not affect the runoff simulation performance,but remarkably weakened the water quality responses as the fixed percentage increased during calibration and validation *** propagated uncertainty from hydrological modules could not be ignored for water quality simulations,particularly during *** combination of module and propagated uncertainties further weakened the water quality simulation *** uncertainty intervals became wider owing to an increase in the fixed percentages and introduction of more uncertainty ***,the acceptability threshold had a negative nonlinear relationship with the fixed *** fixed percentages(20.0%-30.0%)were proposed as the acceptability thresholds owing to the satisfactory simulation performance and noticeably reduced uncertainty intervals they *** study provided methodological foundations for estimating multiple uncertainty sources of integrated water system models.

关键词： module uncertainty propagated uncertainty uncertainty combination integrated water system simulations GLUE

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基于Copula-Glue的水文模型参数的不确定性

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中山大学学报（自然科学版） 2009年第3期48卷 109-115页

作者：林凯荣陈晓宏江涛中山大学地理科学与规划学院广东广州510275

利用现行的Copula函数来描述模型参数之间的相关性,提出基于Copula-Glue的水文模型参数不确定性估计方法。选取采样次数为10 000、50 000和100 000,阈值为0.5、0.6和0.7的6种组合,进行了模型参数的不确定性模拟,并与Glue方法的模拟结果... 详细信息

利用现行的Copula函数来描述模型参数之间的相关性,提出基于Copula-Glue的水文模型参数不确定性估计方法。选取采样次数为10 000、50 000和100 000,阈值为0.5、0.6和0.7的6种组合,进行了模型参数的不确定性模拟,并与Glue方法的模拟结果进行了对比。结果表明基于Copula-Glue的水文模型参数不确定性估计方法用联合分布代替单独的参数的分布,能够很好地考虑参数之间的相关性,在同样的采样次数下能够生成更多有效的参数组合,从而更加全面地估计参数的不确定性。

关键词： Copula Glue方法水文模型不确定性

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基于Beta-PERT分布的水文模型参数不确定性分析

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中山大学学报（自然科学版） 2010年第4期49卷 139-143页

作者：林凯荣陈晓宏江涛中国水利水电科学研究院北京100044 中山大学地理科学与规划学院广东广州510275

以汉中流域为例,引进Beta-PERT分布来描述模型参数的分布,结合蒙特卡罗模拟试验来研究TOP-MODEL模型参数分布特征对水文模拟不确定性的影响。结果表明:参数分布特征对模拟结果的不确定性有很大的影响;随着参数变差系数从7.6%变化到37.8%... 详细信息

以汉中流域为例,引进Beta-PERT分布来描述模型参数的分布,结合蒙特卡罗模拟试验来研究TOP-MODEL模型参数分布特征对水文模拟不确定性的影响。结果表明:参数分布特征对模拟结果的不确定性有很大的影响;随着参数变差系数从7.6%变化到37.8%,模拟结果的不确定性区间在增大,尤其是参数变差系数从7.6%变化到15.1%,之后变化趋于缓慢;当偏态系数为0.61时,得到的模拟结果的不确定区间最大;参数分布特征的变化对信度水平为5%的不确定度的上边界的影响比较明显,对下边界的影响则较小。

关键词： Beta-PERT分布水文模型参数分布不确定性

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基于合作博弈的东江流域用水不确定性研究

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中山大学学报（自然科学版） 2014年第4期53卷 136-141页

作者：何艳虎陈晓宏林凯荣中山大学水资源与环境研究中心//华南地区水循环和水安全广东普通高校重点实验室广东广州510275

为进行变化环境下区域部门未来用水的不确定性研究,引入经济学中的合作博弈理论,在考虑各用水部门组成的用水联盟机会收益的前提下,依据国家用水总量控制指标,以广东省东江流域及其各分区为例,建立了基于合作博弈的各用水户用水分解模... 详细信息

为进行变化环境下区域部门未来用水的不确定性研究,引入经济学中的合作博弈理论,在考虑各用水部门组成的用水联盟机会收益的前提下,依据国家用水总量控制指标,以广东省东江流域及其各分区为例,建立了基于合作博弈的各用水户用水分解模型并对其求解,给出了研究区2020年生产、生活和生态用水的合作博弈核心,即未来流域各用水户基于用水总量控制的用水量合理分配区间。东江流域2020年生产、生活和生态用水控制量区间分别为42.61~62.89亿m^3,25.2~42.06亿m^3和0.46~9.31亿m^3。通过各用水户用水量控制指标集的确定,为用水总量控制下流域未来用水管理目标提供了重要参考。

关键词：合作博弈核心用水不确定性东江流域

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降雨空间插值方法在东江流域的比较运用

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水力发电 2010年第10期36卷 7-9页

作者：何艳虎林凯荣中国水利水电科学研究院北京100044 中山大学地理科学与规划学院广东广州510275

利用东江流域46个站点的已知实测降雨量,运用基于ArcGIS的三种空间插值方法(IDW、Spline、Krige)选取不同数目雨量站对东江流域降雨量进行空间插值并检验插值结果的优劣。结果表明:三种插值方法的插值结果基本能反映流域降雨量的空间分... 详细信息

利用东江流域46个站点的已知实测降雨量,运用基于ArcGIS的三种空间插值方法(IDW、Spline、Krige)选取不同数目雨量站对东江流域降雨量进行空间插值并检验插值结果的优劣。结果表明:三种插值方法的插值结果基本能反映流域降雨量的空间分布特征,IDW法更适合东江流域的降雨量空间插值;东江流域的降雨空间插值受已知降雨量站点数目大小影响,各站点降雨量空间插值精度因插值方法的选择而异。

关键词：空间插值降雨量比较东江

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基于地理大数据和多源信息融合的区域未来人口精细化空间分布模拟研究--以珠江三角洲为例

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地理科学 2022年第3期42卷 426-435页

作者：何艳虎龚镇杰林凯荣广东工业大学生态环境与资源学院广东广州510006 广东省流域水环境治理与水生态修复重点实验室广东广州510006 中山大学土木与工程学院广东珠海519082

首先采用队列因素法和CA-Markov模型对区域未来人口规模和土地利用格局进行模拟预测,并结合POI地理大数据,利用多源信息融合法构建区域未来人口精细化空间分布模拟模型,以珠江三角洲城市群2030年各区县精细化的人口空间分布预测进行实... 详细信息

首先采用队列因素法和CA-Markov模型对区域未来人口规模和土地利用格局进行模拟预测,并结合POI地理大数据,利用多源信息融合法构建区域未来人口精细化空间分布模拟模型,以珠江三角洲城市群2030年各区县精细化的人口空间分布预测进行实证分析。结果表明:①采用队列因素法进行珠江三角洲各区县人口规模预测的相对误差大部分在5%以下,基于CA-Markov模型土地利用模拟的Kappa系数达到0.97;②珠江三角洲城市群精细化的人口空间分布模拟数据与实际人口数据的拟合趋势线R^(2)达到了0.90,模拟效果优于Worldpop数据集,体现了POI地理大数据与多源信息融合在精细化人口空间分布模拟上的优势;③珠江三角洲未来人口呈现由中心向外围扩散和递减的空间分布格局,空间差异显著且较为稳定,70%的人口集中在广州、深圳、东莞和佛山等核心城市。

关键词：未来人口精细化空间分布 CA-Markov模型多源信息珠江三角洲

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多尺度海绵城市系统雨洪控制研究

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水利学报 2022年第7期53卷 862-875页

作者：陈秋伶林凯荣陈文龙胡晓张中山大学土木工程学院广东广州 510275 珠江水利委员会珠江水利科学研究院广东广州 510611 中山大学土木工程学院广东广州 510275 广东省海洋土木工程重点实验室广东广州 510275 广东省华南地区水安全调控工程技术研究中心广东广州 510275 珠江水利委员会珠江水利科学研究院广东广州 510611

雨水的开放性与流动性使城市洪涝灾害的产生具有多尺度特征,海绵城市系统中也存在多种规划建设层级与尺度,且各层级尺度下的规划建设内涵与雨洪控制目标各不相同.本文基于SWMM模型,以位于广州市的三个不同空间尺度区域(局域集水单元、... 详细信息

雨水的开放性与流动性使城市洪涝灾害的产生具有多尺度特征,海绵城市系统中也存在多种规划建设层级与尺度,且各层级尺度下的规划建设内涵与雨洪控制目标各不相同.本文基于SWMM模型,以位于广州市的三个不同空间尺度区域(局域集水单元、城市汇水区、城区小流域)为研究对象,通过现状解析、海绵改造方案设计与模拟的方式,对不同尺度海绵系统雨洪控制措施的合理设置,以及实现城市排水治涝与海绵城市建设的综合控制目标进行系统性实例研究.研究结果表明:在小尺度海绵系统中应通过微观控制措施实现系统径流、出流要素控制,在中、大尺度海绵系统中应通过兼顾绿色与灰色基础设施、管渠与调蓄设施、源头与终端结合的控制措施,分别实现流量峰值的控制与积水情况的缓解.研究可为海绵城市的统筹规划建设及不同单一尺度区域的海绵城市规划设计与研究提供明晰的参考.

关键词：雨洪控制海绵城市空间尺度 SWMM模型

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通过流量放大减小水文模拟与预报不确定性的应用研究

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水力发电 2011年第9期37卷 13-17页

作者：黄淑娴林凯荣刘祖发中山大学水资源与环境研究中心广东广州510275 华南地区水循环与水安全广东省普通高校重点实验室广东广州510275

应用TOPMODEL模型,采用普适似然不确定估计(GLUE)方法,以属于半干旱地区的东湾流域为例,探讨径流系数在水文模拟与预报中的影响作用。通过其影响来提高径流系数较低地区的模拟精度,减小水文模拟与预报的不确定性。研究发现,模拟精度随... 详细信息

应用TOPMODEL模型,采用普适似然不确定估计(GLUE)方法,以属于半干旱地区的东湾流域为例,探讨径流系数在水文模拟与预报中的影响作用。通过其影响来提高径流系数较低地区的模拟精度,减小水文模拟与预报的不确定性。研究发现,模拟精度随着径流系数增大而提高,并在径流系数为0.5附近达到峰值后逐渐降低。基于此通过流量放大的改进方法进行东湾流域的水文模拟,改进后的结果有较大改善。

关键词：径流系数流量放大不确定性 GLUE方法 TOPMODEL

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