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北京师范大学学报（自然科学版） 2020年第4期56卷 566-572页

作者：李宝于磊潘兴瑶鞠琴张宇航赵立军杨默远北京市水科学技术研究院北京100048 河海大学水文水资源学院江苏南京210098 北京市非常规水资源开发利用与节水工程技术研究中心北京100048 通州区水务局北京101100

利用1973—2018年通州区17个气象站的逐日降雨数据,统计小、中、大、暴雨4个等级降雨发生频次和降雨累积值,分析不同等级降雨空间分布特征;采用百分位阈值法、滑动平均法等方法,分析极端降雨阈值及时空演变规律.结果表明:1)通州区降雨95... 详细信息

利用1973—2018年通州区17个气象站的逐日降雨数据,统计小、中、大、暴雨4个等级降雨发生频次和降雨累积值,分析不同等级降雨空间分布特征;采用百分位阈值法、滑动平均法等方法,分析极端降雨阈值及时空演变规律.结果表明:1)通州区降雨95%阈值范围为44.1~50.2 mm,99%阈值范围为74.5~93.5 mm,99%阈值更能体现极端降雨事件.2)99%阈值的极端降雨发生在6—9月,主要在8月上旬、7月下旬、6月底7月初.宋庄镇北部和西集镇东部较易发生极端降雨事件;副中心范围内的张家湾镇北部和潞城镇西北部较易发生极端降雨事件.3)极端降雨发生的频次整体呈减小趋势,北部和东部呈上升趋势,西南地区呈下降趋势,在空间上有明显的分界线.4)西集镇东部极端降雨频次、极端降雨量和极端降雨量贡献率不仅处于较高值,而且年际变化呈上升趋势,应为重点关注区域.

关键词：降雨时空特征百分位阈值法 Mann-Kendall检验法极端降雨

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基于机器学习降雨动态时空特征识别山丘区小流域洪水预报方法研究

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水利学报 2024年第9期55卷 1009-1019页

作者：刘媛媛刘业森刘洋刘正风杨伟韬胡文才中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心北京100038 水利部水利水电规划设计总院北京100120 福建省水利水电勘测设计研究院有限公司福建福州350001 广西壮族自治区水利电力勘测设计研究院有限责任公司广西南宁530023 淮河水利委员会沂沭泗水利管理局水文局(信息中心) 江苏徐州221018

山丘区洪水产汇流速度快,破坏力强,预报难度大。如何进一步提高山丘区洪水预报的准确性和预见期,是当前亟待解决的主要问题。针对该问题,本文基于机器学习技术,创新性地提出了一种洪水预报的新方法。该方法通过识别与当前降雨动态时空... 详细信息

山丘区洪水产汇流速度快,破坏力强,预报难度大。如何进一步提高山丘区洪水预报的准确性和预见期,是当前亟待解决的主要问题。针对该问题,本文基于机器学习技术,创新性地提出了一种洪水预报的新方法。该方法通过识别与当前降雨动态时空特征最相似的历史降雨洪水过程,“借古喻今”进行洪水预报。结果表明,在人为影响小、流域面积在600 km^(2)左右的山丘区小流域,该方法预报洪峰流量平均误差为8.33%,洪量平均误差为14.27%,峰现时间平均误差1 h,均达到了洪水预报精度要求。区别于传统的洪水预报方法,该方法从整场降雨发展趋势的角度上预报山洪,更有针对性,为山丘区小流域洪水预报提供了新思路,为“三道防线”数据深度挖掘,防洪“四预”智能化水平提升提供有力技术支撑。

关键词：人工智能流形学习降雨时空特征山丘区小流域洪水预报

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城市小流域暴雨洪水响应本构关系

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水科学进展 2024年

作者：魏翼飞崔彦萍周昂王强杨龙南京大学地理与海洋科学学院南京大学关键地球物质循环前沿中心江苏省水文水资源勘测局南京大学大气科学学院/中尺度灾害性天气教育部重点实验室

降雨时空特征对洪水响应具有重要影响，为了探究城市化小流域暴雨洪水响应规律，在南京市九乡河流域建立分布式水文模型GSSHA，通过随机暴雨移置生成多场次降雨过程，模拟不同下垫面情景下洪水响应过程；利用可解释机器学习方法识别致... 详细信息

降雨时空特征对洪水响应具有重要影响，为了探究城市化小流域暴雨洪水响应规律，在南京市九乡河流域建立分布式水文模型GSSHA，通过随机暴雨移置生成多场次降雨过程，模拟不同下垫面情景下洪水响应过程；利用可解释机器学习方法识别致洪暴雨关键特征因子，以此为基础构建流域尺度暴雨洪水响应本构关系模型。研究表明：GSSHA能准确模拟九乡河流域的产汇流过程；暴雨时空特征是控制流域洪水响应的关键因素，城市扩张减弱了洪水响应对暴雨时空结构特征的敏感程度；本构关系模型为城市小流域暴雨洪水响应规律提供了数学表达，对洪峰量级预测的平均相对误差约为0.154，预测精度高，可为城市洪涝高效预警提供科学支撑。

关键词： GSSHA水文模型随机暴雨移置降雨时空特征暴雨洪水

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赣江上游桃江流域水文情势变化及其响应分析

赣江上游桃江流域水文情势变化及其响应分析

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作者：邹杰平江西理工大学

学位级别：硕士

河流水文情势的波动驱动着河流和流域生态系统的能量过程、物质循环、生物间相互作用以及生物栖息的状况等方面的发展。而对于国务院交通运输部印发《内河航运发展纲要》中所规划浙赣粤运河通道而言,势必对桃江流域生态水文情势造成巨... 详细信息

河流水文情势的波动驱动着河流和流域生态系统的能量过程、物质循环、生物间相互作用以及生物栖息的状况等方面的发展。而对于国务院交通运输部印发《内河航运发展纲要》中所规划浙赣粤运河通道而言,势必对桃江流域生态水文情势造成巨大扰动。本文以桃江流域为研究区,基于居龙滩水文站实测逐日径流数据,采用IHA/RVA法,析流域内整体水文情势变化;基于流域27个站点逐日降雨数据,采用泰森多边形法换算成流域内平均降雨量,进而划分为8项降雨指标,分析流域内降雨时空特征;基于1987年、1997年、2007年、2017年4期的土地覆被资料,采用土地覆被转移矩阵、土地覆被类型的动态变化、景观水平指数及斑块类型指数,共同分析流域近40年来的土地覆被时空变化。进而用相关分析法分析自然降雨和土地覆被二者变化对流域水文情势的影响。结果表明:（1）随着流域降雨减少,年均流量逐渐下降,其中流量序列的最大突变点为2004年;在变化前后后月均流量波动明显,汛期提前3个月,年初枯水期最小流量变化趋缓,极端流量呈减小趋势,年1d最小流量增大且出现时间提前,而年1d最大流量反之;变化后高流量历时增3.95%,低流量历时减73.6%,流量逆转次数增78.52%,流量上升率减少,下降率增多;桃江32项指标多数是低程度改变为62.5%,这说明流域处于较好的变化趋势。（2）小雨是流域内最主要的降雨形式,约为全年四成;2000年前降雨天数和降雨量为减少趋势、而后呈降雨天数和降雨量增加减少的趋势;降雨减少现状呈北多南少,而在中北部东西横向上表现为减少趋势。流域内单日最大降雨和极端降雨指标呈东南高、西北低,特强降雨则是由东向西形成“高-低”的转换态势。极端降雨为中北部和西北部下降快、南部和东部上升慢的现状。大部分地区的日均降雨呈缓速上升态势,整体以中北部低西南高的空间格局,以全南县大部分和龙南县西南部等地增幅较为明显。（3）在40a里,随着城镇化地推进,水域、未利用土地与草地面积始终呈现增长态势,林地由初始增变更为减,耕地面积始终缩减,建设用地面积显著剧增,说明人类活动逐渐集中,呈现沿城区中心向外扩散现象。1997年-2007年期间流域景观格局跳跃程度较大,而2007年后不同景观类型间的连通性和聚集程度趋于稳定。2017年流域景观格局的香农均匀度和香农多样性最佳,即景观类型分布多样性较高,1997年以后有大幅度回升,且持续20年。（4）降雨强度是影响水文情势变化的主要因素,其通过显著性检验的水文情势指标达10数种,其中大雨天数和暴雨天数对高流量脉冲、高流量历时等响应尤为显著。根据响应关系说明:耕地面积缩减和低流量脉冲数变多、年90d最小流量逐步变大、水流的逆转指数变小等现象响应;林地面积减小和年1d最小流量、年30d最小流量、年90d最大流量、流量下降率逐步变小等影响显著;未利用土地减少和年30d最大流量变大,最大流量出现时间推迟,30d最小流量和流量上升率也变大等现象呼应;水域虽受前期影响雨量的波动,但因为它的面积占比小,使得面积变化不显著;随着城镇化建设迅速发展,高流量历时呈缓慢延长,最小流量出现时间则快速推迟。而城镇化也使流域汛期延长,枯水期推迟且流量变小,进而使流域水文改变程度逐渐加,但仍处于较好的变化趋势。

关键词：水文情势变化降雨时空特征土地覆被变化驱动响应桃江流域

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