基于系统动力学的平原河网型灌区多尺度下灌溉用水量计算方法研究

以嘉兴市长水塘灌区为研究对象,建立基于系统动力学的灌区水循环过程模拟模型,并引入灌片灌溉水回归系数,应用于灌区灌溉回归水重复利用量模拟分析以及多尺度下灌溉用水量计算。结果表明:通过对模型的率定与验证,模拟得到典型泵站模拟水量与实测值基本吻合,相对差绝对值均在15%以内,模拟得到的灌区河网水位变化趋势与实测过程基本一致。模型能够较好的反映灌区水量转化过程,能够为灌区灌溉用水量统计工作提供支撑。

基于后悔理论的水权初始分配优化方法研究

随着国家水资源刚性约束制度逐步落实,区域水权初始分配对实现水资源集约安全利用具有重要意义,可以推动水资源优化配置,提升水资源利用效率。针对水权初始分配问题引入有限理性决策方法,提出一种基于后悔理论的水权初始分配优化方法,并将其应用于浙江省德清县对河口水库。结果表明,该方法可以有效帮助水资源管理人员制定和优选水权初始分配方案,水权初始分配的社会效益、经济效益和生态效益较现状分配结果分别提高15.2%、15.0%和6.7%,研究成果为水库水资源优化配置和管理提供可靠依据。

基于IA-PSO的库坝梯级系统水资源优化配置与调度

【目的】库坝梯级系统上游建有龙头水库、中下游建有多级拦蓄堰坝,合理分配龙头水库与中下游堰坝的供水任务并高效开展龙头水库供水调度是保障库坝梯级系统供水安全的关键。【方法】以平阳县北港流域为例,通过构建水资源优化配置模型来高效分解各水源的供水任务,以龙头水库供水任务配置结果作为其需水边界,通过构建水库优化调度模型制定了水库各行业供水保证线,采用IA-PSO算法对水资源优化配置和优化调度模型进行求解。【结果】结果显示:经优化,顺溪水库调度图丰富了指导各行业有序放水的调度线,北港流域各行业供水保证率提升至设计保证率。【结论】结果表明:通过水资源优化配置与龙头水库优化调度,可统筹发挥库坝梯级系统龙头水库和中下游堰坝的供水能力,协调流域各行业供水矛盾。

基于主成分分析的GA-BP模型在城市需水预测中的应用

针对城市需水预测模型中需水量影响因子多、影响因子之间普遍存在多重共线问题,以及BP神经网络收敛速度慢、易陷入局部最优等缺点,提出一种由主成分分析、遗传算法及BP神经网络三者相结合的改进预测模型。以泰州市为实例,建立以主成分分析筛选需水量主要影响因子,遗传算法优化BP网络连接权值和阈值的需水预测模型,预测结果与BP神经网络预测模型预测结果做对比。结果表明:改进预测模型对泰州市2003-2014年需水量预测的平均相对误差为0.564%,最大相对误差为1.681%,精度优于BP神经网络预测模型;改进预测模型预测值与实际泰州市需水量吻合良好且训练速度更快、预测精度更高,可作为需水预测的一种有效方法。

基于GRACE和MODIS数据的长江流域陆地水储量变化分析及预测

利用GRACE重力卫星数据反演的长江流域陆地水储量变化(TWSA)以及MODIS遥感数据生成的归一化植被指数(NDVI),从趋势性、相关性及时空变化特征3方面分析长江流域陆地水储量变化以及植被覆盖变化。结果表明:长江流域归一化植被指数(NDVI)与陆地水储量变化(TWSA)之间有强相关性,二者均在2月份达到最低值,在8月份达到峰值,季节变化均呈现夏季>秋季>春季>冬季的规律。利用GRACE水储量与NDVI最小二乘拟合关系,通过灰色预测模型得出长江流域2016年为偏丰水年。研究结果可为长江流域水资源规划及预警提供参考依据。

TIGGE模式在淮河水系史河流域的应用

为了提高淮河水系史河流域降水预报的精度,对TIGGE模式降水预报校正方法进行了研究。基于TIGGE的ECMWF、KMA、JMA、UKMO、CMA等5个模式2015—2017年汛期在史河流域的降水预报数据和雨量站实测降水资料,采用降水预报的均方根误差指标和在确报率、空报率和漏报率评价指标基础上提出的降水预报三率综合评价指标,对各模式在1~7 d预见期内的预报精度进行综合评价,采用2种非线性方法RBF及ν-SVR对TIGGE的5个降水预报模式进行非线性集合预报校正,并与线性方法BREM法进行了比较。结果表明:TIGGE的5个模式中,JMA模式的降水预报精度最高,其次是ECMWF和UKMO,实时降水预报校正ν-SVR法明显优于BREM法和RBF法;实时降水预报校正ν-SVR法提高了TIGGE模式降水预报的精度。

基于GRACE和GLDAS的长江下游陆地水储量变化预测

利用GRACE重力卫星数据反演2002—2015年间长江下游陆地水储量变化,与GLDAS模型模拟陆地水储量从趋势性和相关性两方面进行对比分析,并利用长系列GLDAS模拟水储量和两者间函数关系,建立改进灰色-马尔可夫模型预测长江下游地区未来陆地水储量变化.结果表明:GRACE重力卫星数据反演的陆地水储量变化和GLDAS模型模拟的陆地水储量变化趋势一致,均有微弱增长趋势,最小二乘拟合相关系数为0.79,两者间具有强相关性;利用改进灰色-马尔可夫模型预测长江流域下游地区2016年和2017年陆地水储量变化区间分别为(7.37,cm,12.05,cm]和(7.29,cm,11.25,cm],2016年预测结果与实际情况一致,结果表明区域将会出现连续丰水状态,极有可能导致洪涝灾害发生,未来防洪治涝形势严峻.

黄河流域陆地水储量时空变化

针对黄河流域干旱、水资源短缺,陆地水储量较难监测的问题,本文利用GRACE重力卫星和GLDAS水文模型,分析了黄河流域陆地水储量的空间和季节变化特征;通过M-K趋势分析、滞后性分析及快速傅里叶变换等,探讨黄河流域水储量变化与降水、径流、气温等影响因子间的响应关系。结果表明:GRACE时变重力场能较精确反演黄河流域水储量变化;黄河流域陆地水储量整体呈现下降趋势,陆地水储量变化受同期径流的影响最直接;陆地水储量变化对降水、气温及径流等主要水文气象因素的响应存在一定滞后性;对各影响要素作滞后相关分析,影响陆地水储量变化的主要水文气象因素是降水和气温,径流影响程度较低。

考虑误差分布超参数的洪水概率预报方法研究

为解决洪水预报中存在的误差异分布性问题,提出考虑预报误差超参数的洪水概率预报方法,以提升洪水预报的精度和可靠性,并将其应用于梅山水库入库洪水预报中。结果表明:从精度指标上看,引入预报误差分布超参数后,洪水概率预报精度有一定的提升,但幅度较小;在可靠度方面,考虑预报误差分布超参数的洪水概率预报方法区间覆盖率基本超过0.9,且离散程度上升较小。预报误差分布超参数的引入使得概率预报可以在较小的概率区间内更好地覆盖真实值,预报可靠性更高。