基于机器学习的洪水预报实时校正

为了提高临沂流域水文模型的实时洪水预报精度,基于临沂流域的下垫面特征,建立了临沂流域的TOPKAPI网格模型,采用BP神经网络和LSTM模型对TOPKAPI模型模拟结果在不同预见期内进行了校正,在此基础上使用了堆叠方法并选用Transformer模型作为二级学习器,对BP和LSTM的校正结果进行了二次学习。结果表明,经过BP和LSTM模型的实时校正,TOPKAPI模型模拟精度得到了明显提高,预见期越短,校正效果越好;在经过堆叠方法进行二次学习后,校正效果最佳,可有效提升临沂流域洪水预报精度。

暴雨洪水相似性判别及外推预估方法

超前洪水预估精度不高一直困扰防洪决策,为解决这一技术难题,提出一种基于暴雨洪水知识的相似性分析方法,进行洪水预报预测。该方法从历史典型暴雨洪水知识中提取多要素特征指标,基于欧氏距离进行当前与历史暴雨洪水的特征指标相似性判别,根据判别出的最相似洪水,经“峰-量”联合修正消除非一致性后,实时外推预估未来洪水过程,构成一套完整的“多要素特征指标提取-历史暴雨洪水相似性判别-实时洪水修正外推预估”技术。在沂河蒙阴站的应用结果表明,基于“降雨-径流”关系,对判别出的最相似洪水进行修正,显著提高了外推预估洪水精度,洪峰流量相对误差δ·的范围降至10%附近,峰现时间绝对误差△·的范围降至±2 h以内,径流深相对误差δ_(R)的范围降至±20%以内,且随着时间推移,精度水平不断提高。该套技术方法能够挖掘隐含在历史暴雨洪水数据中的相似性,超前预估当前洪水变化过程,为洪水预报提供一种新的技术参考。

基于小波非线性自回归网络的水文预测模型

不同时间尺度上的水文序列预测在水资源调配和防洪减灾决策中起着重要的作用。提出了一种基于小波分解和非线性自回归神经网络相结合的水文时间序列预测模型(WNARN)。运用Daubechies 5(db5)离散小波将水文序列数据分解为低频和高频子序列,作为非线性自回归神经网络模型(NARN)的输入变量,贝叶斯正则化优化算法用来泛化网络,训练模型对各子序列进行模拟预测,预测值经db5小波重构后得到原序列预测值。利用渭河流域三个水文站40多年的月径流量序列对所提出的WNARN模型进行验证和向前48步的预测能力测试,并与单一NARN模型的验证和预测结果进行对比。结果显示在相同的网络结构下所提出的方法能够显著提高水文序列的预测精度、预测周期及对重大水文事件的预测性,具有较高的泛化能力。

基于多流域同步率定的HBV模型参数移植方法研究

无资料地区洪水预报是水文学研究的难点之一。为提高无资料地区HBV模型参数移植的精度,以安徽屯溪流域为例,基于多目标优化函数实现多个流域HBV模型同步率定,获得同时适用于多个流域的模型参数,并对参数的移植效果进行验证。结果表明:基于单个流域率定的参数移植不确定性较高,移植效果不稳定;多流域同步率定的参数移植效果普遍较优,能够有效提高无资料地区参数移植稳定性和洪水预报的精度。

烟台市福山区水土流失重点预防区动态监测分析

通过遥感解译、资料收集分析和野外调查等监测技术手段,对2016、2017年度土地利用、土壤侵蚀、生态环境、预防保护措施和预防保护效果等山东省省级水土流失重点预防区(福山区)影响因子分别进行监测。综合分析结果表明,福山区2016、2017年土地利用结构改善,林地覆盖度增加最大,与政府高标准森林抚育工作与林地的预防保护措施有关。整体土壤侵蚀强度降低,高覆盖的林草面积,可以有效涵养水源,减少由降雨引发的山洪等自然灾害,有效的预防了水土流失。

胶东半岛烟台市域降水系列代表性分析

水资源量计算和设计洪水频率计算中采用不同系列年限的降水资料,会产生不同的计算结果。资料系列的代表性在计算中起到了相当重要的作用,结合烟台和青岛两站较长系列降水资料,用不同方法分析了系列的代表性,并提出了在实际应用中的修正方法。

胶东半岛湖泊面积对气候变化的响应

湖泊是陆地水圈的重要组成部分,不仅参与自然界水循环,而且具有提供水源、调节洪水、维持生态环境健康等功能,研究湖泊面积的动态变化特征,探讨湖泊面积动态对气候变化的响应对水资源的合理利用及生态环境保护具有重要的现实意义。以胶东半岛为研究区,基于1985—2017年的Landsat遥感影像数据为数据源,提取了胶东半岛近33年的湖泊面积和数量信息,揭示了胶东半岛湖泊水体面积变化特征及其对气候变化的响应关系。结果显示:1985—2017年,胶东半岛湖泊面积和湖泊数量均呈波动减少趋势,分别减少100.02 km2和79个。(0.01,0.1)km2等级的湖泊面积表现为波动增加趋势,其他等级的湖泊面积均表现为波动减少趋势,≥10 km2等级的湖泊面积下降最明显。胶东半岛湖泊面积与降水呈正相关,显著水平均在0.05以上;湖泊面积与气温呈负相关,未达显著水平。胶东半岛影响湖泊面积突变的降水量阈值为626.9 mm左右。低于626.9 mm,湖泊面积随降水量减少而急剧下降;高于626.9 mm,湖泊面积随降水量增加而稳定增长。“引黄济青”工程对大型湖泊面积变化具有重要影响,且极大地缓解了烟威地区的旱情,对胶东半岛自然生态环境和社会经济的可持续发展发挥了重要作用。

谈三角换元法证不等式

证明不等式,是高中教材中的一个难点。但有些不等式,根据它的特征,巧妙地利用三角换元,则可化难为易,快速给予证明。下面根据题目的不同特征,分类谈三角换元法证明不等式。

烟台市降水系列代表性分析

水资源量计算和设计洪水频率计算中采用不同系列年限的降水资料,会产生不同的计算结果。资料系列的代表性在计算中起到了相当重要的作用,结合青岛和烟台两站较长系列降水资料,用不同方法分析了系列的代表性,并提出了在实际应用中的修正方法。