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代理模型参数率定方法在TOPKAPI模型中的应用

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河海大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 21-28页

作者：汤岭王海军李致家黄迎春盛奕华河海大学水文水资源学院江苏南京210098 山东省水文中心山东济南250013

为提高复杂水文模型参数优化效率,通过Morris参数敏感性分析确定敏感参数,随后将多目标自适应代理模型优化(MO-ASMO)算法应用在TOPKAPI模型的参数率定中,通过最小欧几里得距离筛选Pareto解集中的相对最优解,从解集分布和每场洪水模拟效... 详细信息

为提高复杂水文模型参数优化效率,通过Morris参数敏感性分析确定敏感参数,随后将多目标自适应代理模型优化(MO-ASMO)算法应用在TOPKAPI模型的参数率定中,通过最小欧几里得距离筛选Pareto解集中的相对最优解,从解集分布和每场洪水模拟效果两个维度与传统多目标优化方法NSGA-Ⅱ、NSGA-Ⅲ进行比较。结果表明:在相同模型运行次数下,MO-ASMO相较于NSGA-Ⅱ和NSGA-Ⅲ具有更优的Pareto前沿;无论是率定期还是验证期,MO-ASMO算法的评价指标均表现较好,综合表现优于NSGA-Ⅱ、NSGA-Ⅲ算法,MO-ASMO算法有效提升了模型参数优化效率。

关键词： TOPKAPI模型代理模型多目标算法 NSGA-Ⅱ NSGA-Ⅲ 洪水预报临沂流域

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基于多因子多模式集成的中长期径流预测模型

水科学进展 2024年第3期35卷 408-419页

作者：陈娟徐琦曹端祥李国智钟平安河海大学水文水资源学院江苏南京210029

提高中长期径流预测精度对于水资源调度等具有重要意义和应用价值。基于国家气候中心的130项气候因子,采用皮尔逊相关系数、最大信息系数、方差增量指标筛选主要预测因子,建立基于DS(Dempster-Shafer)证据理论的多因子综合方法;采用随... 详细信息

提高中长期径流预测精度对于水资源调度等具有重要意义和应用价值。基于国家气候中心的130项气候因子,采用皮尔逊相关系数、最大信息系数、方差增量指标筛选主要预测因子,建立基于DS(Dempster-Shafer)证据理论的多因子综合方法;采用随机森林、BP神经网络和贝叶斯网络等建立基于水文-气象因子遥相关的中长期径流预测模型,构建基于DS证据理论的预测结果集成模型。以三峡水库为对象开展实例研究,结果表明:引入遥相关因子能有效提高预测精度;基于DS证据理论的多因子综合方法能筛选出综合性更强、稳定性更优的因子,弥补单一筛选方法的不足;基于DS证据理论的多因子多模式集成方法在径流预测精度上优于单一方法单一模型,确定性系数提高到0.823,平均相对误差降低到23.2%。

关键词：中长期径流预测 DS证据理论随机森林贝叶斯网络 BP神经网络遥相关

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城市下垫面变化对洪水风险的影响

水利水电科技进展 2024年

作者：肖雪玲尹志杰向小华吴哓玲河海大学水文水资源学院水利部信息中心(水利部水文水资源监测预报中心)

随着人类活动加剧，下垫面变化明显，为分析人类活动引起的下垫面变化对平原地区城市洪水风险的影响，以嘉兴市城市防洪包围圈为例，利用MIKE 11构建水文水动力模型，通过水位实测资料进行参数率定和验证，模型模拟效果良好；并分析199... 详细信息

随着人类活动加剧，下垫面变化明显，为分析人类活动引起的下垫面变化对平原地区城市洪水风险的影响，以嘉兴市城市防洪包围圈为例，利用MIKE 11构建水文水动力模型，通过水位实测资料进行参数率定和验证，模型模拟效果良好；并分析1990年至2020年期间下垫面变化情况，以不同下垫面条件为模型的输入，模拟相应的城市洪水过程及其变化特征。研究表明：1990～2020年间城市化进展迅速，约46%的耕地转变为建设用地，而建设用地扩张对洪水的放大程度随着降雨重现期的增加变得更加显著，其中50年一遇降雨下的最高洪水位上涨程度较5年一遇高0.206m；且在2020年的下垫面条件下，已有12.3%的河道无法满足30年一遇排涝标准，预计未来洪水威胁将随着城市发展进一步放大，亟需采取相应措施提高城市排涝能力。

关键词：下垫面变化平原河网洪水风险水文水动力模型

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一维水动力学降阶模型研究

应用基础与工程科学学报 2024年第5期 1253-1264页

作者：卢家波尹志杰向小华吴晓玲河海大学水文水资源学院水利部信息中心(水利部水文水资源监测预报中心)

一维水动力学模型是非线性复杂系统，长时段模拟常常耗费大量计算资源和时间，给防洪预报预警工作带来挑战.为了提高计算效率，基于本征正交分解（POD）和离散经验插值方法（DEIM）,通过投影和插值降低一维水动力学全阶模型的阶数，构建... 详细信息

一维水动力学模型是非线性复杂系统，长时段模拟常常耗费大量计算资源和时间，给防洪预报预警工作带来挑战.为了提高计算效率，基于本征正交分解（POD）和离散经验插值方法（DEIM）,通过投影和插值降低一维水动力学全阶模型的阶数，构建POD模型和POD-DEIM模型.将模型应用于矩形明渠的数值实验中，结果显示：与全阶模型相比，POD模型和POD-DEIM模型的前3个模态捕捉到99%以上的能量，近似的水深误差小于0.1m,单宽流量误差小于0.6m2/s, POD模型加速比为51倍，POD-DEIM模型加速比为111倍，表明降阶模型具有较高的精度和效率，适用于一维水动力学模型加速计算.

关键词：圣维南方程组降阶模型本征正交分解(POD) 离散经验插值方法(DEIM) 模态非线性系统加速计算偏微分方程

基于变异特征的10 min～72 h综合暴雨公式研究

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水文 2024年

作者：王东升李伯根杨洋李青李宝芬云南省水文水资源局云南省水文水资源局德宏分局中国水利水电科学研究院云南省水文水资源局昆明分局

为满足变化环境下工程设计对更长历时、更高重现期极端暴雨设计需求，以云南省不同典型区域长系列短历时年最大降水量为资料，分析了设计暴雨时程分布变异特征，提出了四参数、两变量指数函数形式综合暴雨概化公式，明确了参数推求方法... 详细信息

为满足变化环境下工程设计对更长历时、更高重现期极端暴雨设计需求，以云南省不同典型区域长系列短历时年最大降水量为资料，分析了设计暴雨时程分布变异特征，提出了四参数、两变量指数函数形式综合暴雨概化公式，明确了参数推求方法，并进行了精度评定。结果表明：（1）提出的指数函数综合暴雨概化公式可简化暴雨公式推求过程，满足时长10 min～72 h、重现期2～100 a一遇设计暴雨计算需要，模拟精度整体优于现行暴雨公式，考虑暴雨变异特征进一步提升了公式精度。（2）建立了云南省8个典型区域10 min～72 h分段综合暴雨公式，绝对均方根误差在0.012～0.028 mm/min，相对均方根误差在2.7%～4.4%，合格率100%。

关键词：暴雨变异分析暴雨公式参数确定方法设计暴雨云南省

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考虑水库泄水影响的逐网格汇流演算方法

河海大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 34-41页

作者：韩文彪姚成李致家张锦堂李京兵河海大学水文水资源学院江苏南京210098 安徽省水文局安徽合肥230022

为将网格新安江(Grid-XAJ)模型更好地应用于受水库泄水影响地区的洪水模拟及预报,以横排头流域为研究区域,基于水库真实地理位置,利用分段马斯京根(MK)法、逐网格MK法、逐网格Muskingum-Cunge-Todini(MCT)法对比分析水库泄水对模型汇流... 详细信息

为将网格新安江(Grid-XAJ)模型更好地应用于受水库泄水影响地区的洪水模拟及预报,以横排头流域为研究区域,基于水库真实地理位置,利用分段马斯京根(MK)法、逐网格MK法、逐网格Muskingum-Cunge-Todini(MCT)法对比分析水库泄水对模型汇流计算的影响。结果表明:3种方法对洪峰的模拟情况均较好,率定期与验证期全部洪水的平均合格率均为100%;逐网格MK法与分段MK法全部洪水的平均径流深合格率均为76.9%,小于逐网格MCT法(84.6%);与分段MK法相比,逐网格MCT法与逐网格MK法可以反映上游水库泄水对汇流过程中流量在流域中时空分布的影响;逐网格MCT法在逐网格MK法的基础上进一步考虑了下垫面河道的真实情况;总体而言,逐网格MCT法对于受水库泄水影响流域的洪水预报具有较强的适应性和可靠性。

关键词：网格新安江模型水库蓄泄马斯京根法 Muskingum-Cunge-Todini法横排头流域

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温州市不同海拔极端降水时空演变研究

河海大学学报(自然科学版) 2024年

作者：毕可心董增川李大勇朱圣男贾海勇戴钰河海大学水文水资源学院温州市水文管理中心

基于温州市58个雨量站点1970～2020年的降水资料，采用滑动平均、M-K趋势检验、反距离插值和斯皮尔曼相关性检验等方法，分析了9个极端降水指数在不同海拔的时空演变特征，并对指数的变化进行了归因分析。结果表明：极端降水指数与海拔... 详细信息

基于温州市58个雨量站点1970～2020年的降水资料，采用滑动平均、M-K趋势检验、反距离插值和斯皮尔曼相关性检验等方法，分析了9个极端降水指数在不同海拔的时空演变特征，并对指数的变化进行了归因分析。结果表明：极端降水指数与海拔呈正相关关系，各极端降水指数随海拔的升高而增加。年降水量、极端降水量和1日最大降水量等极端降水指数都随时间表现出不同程度的上升趋势。极端降水量、极端降水频次和降水日数等指数在温州市的空间分布上由西向东递减。极端降水阈值在空间上差异明显。

关键词：极端降水时空变化海拔梯度温州市

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近50年滇池流域汛期降水时空演变特征分析

水文 2024年第2期44卷 113-120,127页

作者：邓丽仙杨帆杨洋李姣赵兰兰胡成龙李长江云南省水文水资源局昆明分局云南昆明650106 云南省水文水资源局云南昆明650106 云南省水文水资源局德宏分局云南芒市678400 云南省水文水资源局红河分局云南红河661199 水利部信息中心北京100053

以滇池流域1970—2020年汛期(5—10月)降水量资料为依据,利用地理信息技术,采用Mann-Kendall检验法、小波分析等方法,分析近50年来滇池流域汛期降水年际变化的趋势性、周期性以及集中度、集中期、降水中心和旱涝发生频率等演变特征。结... 详细信息

以滇池流域1970—2020年汛期(5—10月)降水量资料为依据,利用地理信息技术,采用Mann-Kendall检验法、小波分析等方法,分析近50年来滇池流域汛期降水年际变化的趋势性、周期性以及集中度、集中期、降水中心和旱涝发生频率等演变特征。结果表明:(1)近50年来,滇池流域汛期降水总体呈减少趋势,中部地区降水呈增加趋势,盘龙江上游的松华坝水库以上区域及南部地区降水呈减少趋势;(2)汛期降水年际变化存在31 a的主周期,中部主城区降水集中度高于南部地区;(3)汛期降水的中心整体呈现向东部、南部方向偏移的态势,且移动趋势显著;(4)滇池流域旱涝频发,尤其盘龙江中段昆明主城区为旱涝多发区。该成果对滇池流域水旱灾害防御及水资源管理具有参考意义。

关键词：滇池流域汛期降水集中度集中期降水中心旱涝特征

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基于Sentinel-1和Sentinel-2影像的洪泽湖国家湿地公园水生植被信息提取

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南京林业大学学报（自然科学版） 2024年第2期48卷 19-26页

作者：韩森阮仁宗傅巧妮许捍卫衡雪彪河海大学水文水资源学院江苏南京210098

【目的】探索利用光学遥感和雷达遥感数据进行湖泊湿地水生植被信息提取方法。【方法】以洪泽湖国家湿地公园为研究区,基于Sentinel-1的SAR影像和Sentinel-2的MSI影像,利用面向对象影像分析技术,结合EVSI、NDVI、SR特征指数和对象之间... 详细信息

【目的】探索利用光学遥感和雷达遥感数据进行湖泊湿地水生植被信息提取方法。【方法】以洪泽湖国家湿地公园为研究区,基于Sentinel-1的SAR影像和Sentinel-2的MSI影像,利用面向对象影像分析技术,结合EVSI、NDVI、SR特征指数和对象之间的上下文特征,以及挺水植被高度的差异所对应SAR影像上的后向散射系数,在对象级的基础上建立决策树模型对湿地水生植被进行分类,分析洪泽湖国家湿地公园水生植被以及挺水植被的分布状况。【结果】研究区水生植被类群分类精度为89%,Kappa系数为0.85;挺水植被种群分类精度为85.2%,Kappa系数为0.76。与基于像元分析方法的结果相比,面向对象的影像分析方法具有更高的精度;湿地水生植被以沉水植被和挺水植被为主,其中挺水植被中以荷叶和芦苇为主。【结论】本研究提出的湖泊湿地水生植被信息提取方法具可行性,可为湿地管理与决策提供科学依据。

关键词：水生植被 Sentinel-1 Sentinel-2 决策树植被特征指数后向散射系数洪泽湖国家湿地公园

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