考虑降雨不确定性的洪水概率预报方法

基于流域雨量站网布设的抽站法原理,推导以面雨量计算值为条件的面雨量真值的概率分布,用以描述现有测站数目条件下流域面雨量计算的不确定性。在此基础上,结合确定性预报模型,展开洪水概率预报研究。以淮河黄泥庄流域为研究对象,对该方法进行应用,结果表明:该方法不仅可以实现任一时段流域面雨量真值概率分布的估计,描述面雨量计算的不确定性;同时,通过与水文模型(如新安江模型)耦合,结合Monte-Carlo抽样技术,可以实现预报流量概率分布的估计,从而实现洪水概率预报。

降雨时空不确定性对小流域洪峰模拟的影响评估

山丘区小流域洪峰模拟结果与降雨时空分布密切相关。以河南省荥阳市王宗店流域“7·20”山洪灾害为例,构建了15种时空分布的10 min尺度降雨情景,综合采用中国山洪水文模型和方差分析理论评估降雨时空情景变化对洪峰模拟的影响。结果表明:中国山洪水文模型可以较好地模拟“7·20”暴雨洪水过程。不同时间情景下10 min降雨量均匀分布模拟得到的洪峰流量较小、峰现时间较晚;非均匀分布时最大10 min降雨量发生时间越晚,模拟得到的洪峰流量越大、峰现时间越晚。空间情景变化主要影响洪峰流量模拟,采用泰森多边形法模拟得到的洪峰流量最大。时间情景变化是洪峰流量和峰现时间模拟结果不确定性的最主要来源,空间情景变化和时空情景耦合变化仅影响洪峰流量模拟。

基于HSPF模型水文数据不确定性分析方法

为了评价桃林口水库水文状况,建立其上游青龙河流域的BASINs/HSPF水文水质模拟模型。以Nash-Sutcliffe效率系数作为评价标准,考虑其模型输入资料的不确定性对模型模拟的影响。因此,将探讨在降雨输入资料不可靠情况下对降雨进行不确定性分析,以及降雨波动在不同参数下的影响,同时也可为之后其它相关的研究提供借鉴。

淮河流域降雨时空变异与信息熵分析

基于淮河流域蚌埠闸以上173个雨量站1956-1997年共41年的日降雨资料，采用 Hurst 系数法和信息熵方法分析了淮河-沙颍河流域降雨时空变化规律。结果表明：淮河干流与沙颍河中上游大部分地区的 Hurst 系数都小于0．5，而涡河流域则大于0．5，淮河-沙颍河流域与涡河流域降雨存在一定的地区差异性；在流域南部，各站的年降水在时间上具有比较强的随机性，降水量的大小也比较接近，该规律在流域北部不明显；全流域与1号、2号和3号子区域的空间熵的变化有较高的相似性，与4号、5号和6号子区域的相似性则比较小，主要原因是4号～6号子区域同属涡河流域，与淮河-沙颍河流域存在一定的差异性，这与基于 Hurst 系数方法得到的结果类似。

降雨输入对实时洪水预报精度与预见期的影响

针对降雨输入不确定性对实时洪水预报影响的问题,本文采用不考虑未来预报降雨、考虑未来预报降雨、考虑预报降雨的降雨量误差和降雨时间误差4种方法,以陕西省两个半湿润流域(陈河流域和大河坝流域)为研究区域,分析不同预见期和不同降雨输入情况下洪水预报的精度.研究表明:相对于不考虑未来降雨情况,考虑未来降雨后在预报预见期较长时对预报结果精度提升较大,在预见期较短时对预报结果精度提升不显著;暴雨中心位置不同对预报精度影响也不同,当暴雨中心位于流域下游时降雨量误差对流量预报误差影响更大;降雨量误差主要影响洪量相对误差和洪峰相对误差,且这种影响是线性的,对确定性系数的影响是非线性的二次函数,降雨时间误差主要影响峰现时间误差.

降水预报产品在不同水文气象分区中小流域的适应性评估

以位于不同水文气象分区的屯溪流域和绥德流域为研究对象,选取TIGGE(THORPEX Interactive Garnd Global Ensemble)数据集中NCEP(National Centersfor Environmental Prediction)、ECMWF(European Centre for Medium-range Weather Forecasts)、CMA(China Meteorological Administration)3种预报产品的2010—2015年控制预报数据,基于分位数映射法中的QUANT(non-parametric quantile mapping using empirical quantiles)法和RQUANT(non-parametric quantile mapping using robust empirical quantiles)法进行预报降雨修正,并采用多分类预报检验、连续型预报检验和概率型预报检验等方法,对不同水文气象分区、不同预报产品和不同修正方法进行比较与适用性分析;同时,以屯溪流域实测降雨为例,通过增加噪声项对降雨重采样,基于新安江模型分析降雨不确定性对水文模拟结果的影响。结果表明:在研究流域,所选的预报产品对无雨和小雨期的预报精度都较高,但随着降雨量的增加,各产品的预报能力均出现较为明显的下降。多分类和连续型检验表明绥德流域的降雨预报效果更佳,NCEP和ECMWF在研究流域的整体预报精度较高,CMA的整体预报精度在研究流域略低于其他产品。各产品在修正后大部分检验指标预报精度提高,其中:ECMWF在绥德流域修正后预报精度最高,对两种修正方法都有很好的适用性;在屯溪流域,NCEP和ECMWF在不同修正方法后各指标预报精度各有高低,CMA在修正后仅在大雨量级的TS评分预报精度高于其他产品。降雨的不确定性会对水文模拟产生消极影响,并导致参数的不确定性和水文模拟精度的下降。