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Hydrological daily rainfall-runoff simulation with BTOPMC model and comparison with Xin'anjiang model 被引量:12
1
作者 Hong-jun BAO Li-li WANG +2 位作者 Zhi-jia LI Lin-na ZHAO Guo-ping ZHANG 《Water Science and Engineering》 EI CAS 2010年第2期121-131,共11页
A grid-based distributed hydrological model, the Block-wise use of TOPMODEL (BTOPMC), which was developed from the original TOPMODEL, was used for hydrological daily rainfall-runoff simulation. In the BTOPMC model, ... A grid-based distributed hydrological model, the Block-wise use of TOPMODEL (BTOPMC), which was developed from the original TOPMODEL, was used for hydrological daily rainfall-runoff simulation. In the BTOPMC model, the runoff is explicitly calculated on a cell-by-cell basis, and the Muskingum-Cunge flow concentration method is used. In order to test the model's applicability, the BTOPMC model and the Xin'anjiang model were applied to the simulation of a humid watershed and a semi-humid to semi-arid watershed in China. The model parameters were optimized with the Shuffle Complex Evolution (SCE-UA) method. Results show that both models can effectively simulate the daily hydrograph in humid watersheds, but that the BTOPMC model performs poorly in semi-humid to semi-arid watersheds. The excess-infiltration mechanism should be incorporated into the BTOPMC model to broaden the model's applicability. 展开更多
关键词 digital elevation model BTOPMC model xin anjiang model daily rainfall-runoff simulation SCE-UA method humid watershed semi-humid to semi-arid watershed
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Parameter identification and global sensitivity analysis of Xin'anjiang model using meta-modeling approach 被引量:12
2
作者 Xiao-meng SONG Fan-zhe KONG +2 位作者 Che-sheng ZHAN Ji-wei HAN Xin-hua ZHANG 《Water Science and Engineering》 EI CAS CSCD 2013年第1期1-17,共17页
Parameter identification, model calibration, and uncertainty quantification are important steps in the model-building process, and are necessary for obtaining credible results and valuable information. Sensitivity ana... Parameter identification, model calibration, and uncertainty quantification are important steps in the model-building process, and are necessary for obtaining credible results and valuable information. Sensitivity analysis of hydrological model is a key step in model uncertainty quantification, which can identify the dominant parameters, reduce the model calibration uncertainty, and enhance the model optimization efficiency. There are, however, some shortcomings in classical approaches, including the long duration of time and high computation cost required to quantitatively assess the sensitivity of a multiple-parameter hydrological model. For this reason, a two-step statistical evaluation framework using global techniques is presented. It is based on (1) a screening method (Morris) for qualitative ranking of parameters, and (2) a variance-based method integrated with a meta-model for quantitative sensitivity analysis, i.e., the Sobol method integrated with the response surface model (RSMSobol). First, the Morris screening method was used to qualitatively identify the parameters' sensitivity, and then ten parameters were selected to quantify the sensitivity indices. Subsequently, the RSMSobol method was used to quantify the sensitivity, i.e., the first-order and total sensitivity indices based on the response surface model (RSM) were calculated. The RSMSobol method can not only quantify the sensitivity, but also reduce the computational cost, with good accuracy compared to the classical approaches. This approach will be effective and reliable in the global sensitivity analysis of a complex large-scale distributed hydrological model. 展开更多
关键词 xinanjiang model global sensitivity analysis parameter identification meta-modeling approach response surface model
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Application of TOPMODEL in Buliu River Basin and comparison with Xin’anjiang model 被引量:4
3
作者 Deng Peng Li Zhijia Xie Fan 《Water Science and Engineering》 EI CAS 2008年第2期25-32,共8页
Along with the rapid development of computer and GIS technology, hydrological models have progressed from lumped to distributed models. TOPMODEL, a bridge between lumped and distributed models, is a semi-distributed m... Along with the rapid development of computer and GIS technology, hydrological models have progressed from lumped to distributed models. TOPMODEL, a bridge between lumped and distributed models, is a semi-distributed model in which the predominant factors determining the formation of runoff are derived from the topography of the basin. A test application of TOPMODEL in the Buliu River Basin is presented. For the sake of comprehensively evaluating the TOPMODEL, the Xin’anjiang model, a classic lumped hydrological model, was also applied in the basin. The structural differences and the simulation results of the two models are compared and analyzed. 展开更多
关键词 TOPmodel the Buliu River Basin topographic index the xin’anjiang model
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微分形式新安江模型
4
作者 梁忠民 赵建飞 +4 位作者 段雅楠 黄嘉璐 李彬权 王军 胡义明 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期374-386,共13页
现有新安江模型数学上是代数方程并限于一阶差分方法求解,不可避免存在数值误差,探索数值求解误差控制新途径,对于提高模型计算精度具有重要意义。基于微分系统框架,识别新安江模型的状态变量和通量,推导其控制方程和本构方程,提出微分... 现有新安江模型数学上是代数方程并限于一阶差分方法求解,不可避免存在数值误差,探索数值求解误差控制新途径,对于提高模型计算精度具有重要意义。基于微分系统框架,识别新安江模型的状态变量和通量,推导其控制方程和本构方程,提出微分形式的新安江模型(ODE-XAJ),并采用四阶显式Runge Kutta法求解。数值实验结果显示,以解析解为基准,ODE-XAJ绝对误差处于或小于10^(-4)mm量级,可实现对解析解的高阶近似;以ODE-XAJ结果为基准,按归一化平均绝对误差评价,现有新安江模型的数值求解误差约为8.7%。典型流域应用结果显示,ODE-XAJ确定性系数提升0.02,洪量相对误差降低4.3%。研究表明,ODE-XAJ理论上分离了模型的数学方程与具体解法,可有效控制数值求解误差,提升模型模拟精度。 展开更多
关键词 新安江模型 数值误差 微分形式 Runge Kutta法 屯溪流域
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基于等容瞬时单位线的水文模型研究
5
作者 闫宝伟 唐仪伟 +2 位作者 刘昱 古东霖 孙明博 《人民长江》 北大核心 2024年第6期92-97,共6页
流域下垫面空间分布的不均匀性对径流的形成有较大影响,流域蓄水容量曲线解决了流域产流空间异质性的问题,但在采用瞬时单位线进行地表汇流计算时,又将其作为空间分布均匀的净雨处理,局部产流并没有实现局部的汇流。考虑汇流时间与蓄水... 流域下垫面空间分布的不均匀性对径流的形成有较大影响,流域蓄水容量曲线解决了流域产流空间异质性的问题,但在采用瞬时单位线进行地表汇流计算时,又将其作为空间分布均匀的净雨处理,局部产流并没有实现局部的汇流。考虑汇流时间与蓄水容量的空间相关性,通过Copula函数构造二者的联合分布,以条件概率的形式反映不同蓄水容量处汇流时间的空间分布特征,进而以等蓄水容量为计算单元,提出了等容瞬时单位线的概念,相当于采用变单位线的方式计算单元产流量的地表径流,从而可以实现局部产汇流计算过程的统一。由此,创建了基于等容瞬时单位线的水文模型IIUHH,并根据Copula函数的类型构建了多种形式的IIUHH,最后选择清江上游作为案例进行验证。结果表明:Clayton型的IIUHH在研究区域表现更优,相比于新安江模型,Nash效率系数可以提高4%~12%,Kling-Gupta效率系数可以提高13%~27%,洪峰相对误差则可降低26%~36%,较大程度上提高了洪峰和洪水过程的模拟精度。研究成果可为流域高精度径流预报提供技术支撑。 展开更多
关键词 等容瞬时单位线 水文模型 蓄水容量 空间相关性 新安江模型 清江
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概念性水文模型与智能模型在中小河流洪水模拟中的比较研究 被引量:1
6
作者 王越 李巧玲 肖杨 《水文》 CSCD 北大核心 2024年第1期44-49,共6页
相较于大江大河的流域水文预报研究,中小流域的研究相对匮乏。以沅江河溪水文站以上流域为例,研究LSTM(Long Short-Term Memory)模型和新安江模型在场次洪水中的模拟效果。通过对比,新安江模型的整体模拟精度较高,洪量、洪峰、峰现时间... 相较于大江大河的流域水文预报研究,中小流域的研究相对匮乏。以沅江河溪水文站以上流域为例,研究LSTM(Long Short-Term Memory)模型和新安江模型在场次洪水中的模拟效果。通过对比,新安江模型的整体模拟精度较高,洪量、洪峰、峰现时间的平均相对误差分别为9.39%、9.55%、1.6h,确定性系数为0.73,综合合格率为100%,达到甲级精度标准;LSTM模型的模拟精度较低,洪量、洪峰、峰现时间的平均相对误差分别为11.76%、12.33%、2.3 h,确定性系数为0.60,综合合格率为75%,达到乙级精度标准。结果表明,新安江模型和LSTM模型是中小河流洪水预报的有效方法,均可用于河溪流域的正式预报,且对于河溪流域,新安江模型的模拟精度比LSTM模型更高。 展开更多
关键词 洪水预报 中小河流 LSTM神经网络 新安江模型
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考虑融雪及土壤冻融的新安江模型及其应用——以雅砻江上游径流模拟为例
7
作者 董宁澎 王浩 +2 位作者 杨明祥 张居嘉 徐世琴 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期530-542,共13页
寒区为中国大江大河的主要产流区,其径流预报精度直接影响下游水利工程调度和水资源科学管理。针对传统概念性水文模型较少考虑积雪融雪及土壤冻融过程对径流的叠加影响这一问题,以新安江模型为基础,以降水量和气温为驱动数据,提出了基... 寒区为中国大江大河的主要产流区,其径流预报精度直接影响下游水利工程调度和水资源科学管理。针对传统概念性水文模型较少考虑积雪融雪及土壤冻融过程对径流的叠加影响这一问题,以新安江模型为基础,以降水量和气温为驱动数据,提出了基于“等效土壤温度”和“土壤冻融特征曲线”的概念性土壤冻融模块来刻画积雪融雪及土壤冻融共同影响下的流域产流过程,构建了考虑融雪产流和土壤冻融的新安江模型。以雅砻江甘孜水文站以上流域为典型研究区,开展了流域2017—2022年冰雪消融期逐小时的径流模拟分析。结果表明,相比于HBV模型,考虑融雪产流和土壤冻融的模型可以显著提升流域冰雪消融期的水文模拟精度,各年份消融期径流的纳什效率系数中位数由0.69提升至0.83,相关系数中位数由0.88上升至0.92。本研究所提出的考虑融雪及土壤冻融的新安江模型可以为寒区的水文业务预报提供科学支撑。 展开更多
关键词 寒区 融雪产流 土壤冻融 新安江模型 水文预报
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基于SWAT与新安江模型场次洪水模拟研究及评估
8
作者 王啸 石朋 +2 位作者 瞿思敏 司伟 戈晓斌 《水力发电》 CAS 2024年第10期33-41,共9页
中小河流洪水大多位于资料短缺的山丘区,具有突发性强,汇流时间短的特点,已成为当前防洪工作的重点和难点。新安江模型和SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型都是应用广泛的水文模型,但其在中小河流洪水模拟中的对比分析及效果评... 中小河流洪水大多位于资料短缺的山丘区,具有突发性强,汇流时间短的特点,已成为当前防洪工作的重点和难点。新安江模型和SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型都是应用广泛的水文模型,但其在中小河流洪水模拟中的对比分析及效果评估方面还鲜有研究。以北潦南河为例,建立了日尺度和小时尺度的新安江模型和SWAT模型,评估2种模型在径流深、洪峰流量和峰现时间等关键要素方面的计算效果,分析各自优缺点。结果表明,在率定期间,新安江模型相对径流误差(RRE)、洪峰流量相对误差(RPE)和峰现时间误差(PTE)平均值分别为-2.6%、-4.3%、-0.3 h, SWAT模型RRE、RPE和PTE平均值分别为-4.3%、-3.3%、-0.1 h,新安江模型在RRE方面优于SWAT模型,但SWAT模型在RPE、PTE和多峰洪水模拟方面则优于新安江模型;在验证期得出了与率定期相同的结论。 展开更多
关键词 中小河流 洪水模拟 小时尺度SWAT模型 新安江模型 适用性评估
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机器学习模型在岩溶地区水文预报中的适用性分析
9
作者 赵泽锦 孙伟 +5 位作者 周斌 张轩 王高旭 吴巍 李文杰 姚业 《人民珠江》 2024年第3期59-68,共10页
现有岩溶地区的水文预报主要采用基于物理机制的水文模型,而机器学习模型的应用较为罕见。为了探索机器学习模型在岩溶地区水文预报的适用性,以云南省沙甸河流域为研究区,采用了LSTM模型与随机森林模型对倘甸水文站的逐日径流量与场次... 现有岩溶地区的水文预报主要采用基于物理机制的水文模型,而机器学习模型的应用较为罕见。为了探索机器学习模型在岩溶地区水文预报的适用性,以云南省沙甸河流域为研究区,采用了LSTM模型与随机森林模型对倘甸水文站的逐日径流量与场次洪水进行了模拟,并以针对岩溶地区的改进型新安江模型做参照。研究表明:机器学习模型与改进型新安江模型在日径流过程模拟方面都取得较好的效果,LSTM模型模拟效果更优;场次洪水模拟方面,改进型新安江模型达到了甲级预报精度,机器学习模型6 h预见期预报结果整体优于改进型新安江模型,但24 h预见期的预报结果不能满足预报业务的精度需求。对2种机器学习模型和水文模型的特点及预报精度进行的研究,为岩溶地区水文预报工作提供了参考。 展开更多
关键词 岩溶地区 洪水预报 机器学习 改进型新安江模型
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基于并行自适应遗传算法的水文模型率定研究
10
作者 左翔 马剑波 丛小飞 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2024年第3期102-112,共11页
【目的】参数率定是影响水文模型预报精度的重要因素,采用人工智能算法可以有效提高水文模型参数的率定效果。【方法】采用基于种群离散程度的自适应算子,对GA算法的交叉、变异和迁移过程进行自适应优化,并利用粗粒度并行计算模型提高... 【目的】参数率定是影响水文模型预报精度的重要因素,采用人工智能算法可以有效提高水文模型参数的率定效果。【方法】采用基于种群离散程度的自适应算子,对GA算法的交叉、变异和迁移过程进行自适应优化,并利用粗粒度并行计算模型提高种群进化效率,综合以上手段研究了一种基于自适应策略的并行遗传算法。将传统遗传算法(GA),串行自适应遗传算法(AGA)和并行自适应遗传算法(PAGA),应用于屯溪流域新安江模型的参数率定,从率定效率、率定收敛性、率定稳定性和率定效果四个方面,验证PAGA算法的综合性能。【结果】结果表明:PAGA算法的计算加速效果显著,在10核环境下相对于AGA算法计算时间减少了87.9%;在进化后期,PAGA算法能够更加稳定的收敛于最优解,收敛后的目标函数值具有更好的稳定性;在验证期的场次洪水模拟中,采用PAGA算法率定的模型模拟效果最优,总体洪水合格率大于90%,确定性系数均值为0.85。【结论】PAGA算法能够明显降低模型参数寻优耗时,改善模型率定效果和收敛性能,为水文模型参数的率定提供了新思路。 展开更多
关键词 水文预报 遗传算法 自适应策略 新安江模型 并行计算 人工智能算法 径流 数值模拟
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基于PSO算法的新安江模型在永宁河洪水预报中的应用研究
11
作者 柴小辉 董成海 王龙伟 《地下水》 2024年第2期207-210,共4页
根据嘉陵江一级支流永宁河流域的气候特征,利用永宁镇水文站2002-2021年连续20年的逐日水文观测资料,基于粒子群算法(PSO)对新安江模型进行参数率定,基于此对永宁镇水文站日流量进行模拟,探讨该模型在永宁镇水文站洪水预报中的应用。结... 根据嘉陵江一级支流永宁河流域的气候特征,利用永宁镇水文站2002-2021年连续20年的逐日水文观测资料,基于粒子群算法(PSO)对新安江模型进行参数率定,基于此对永宁镇水文站日流量进行模拟,探讨该模型在永宁镇水文站洪水预报中的应用。结果表明:新安江模型在永宁镇水文站径流模拟中的成果较好,率定期确定性系数平均值为0.53,合格率为71%,验证期验证期确定性系数平均值为0.59,合格率为100%,模拟成果合格率达到乙级,确定性系数达到丙级预报精度,符合规范要求,可用于该站的洪水预报,为该站洪水预报提出了新的方向,并为新安江模型在嘉陵江上游应用积累了经验。 展开更多
关键词 新安江模型 洪水预报 永宁河 粒子群算法
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基于逻辑回归模型的流量计算方法优选
12
作者 左一鸣 颜恩祝 占寅秋 《水利水电快报》 2024年第4期14-19,共6页
在推求水位流量关系时,不同水流状况适用的计算方法往往不同。为自动优选流量计算方法,以新安江水库库区街口水文站为研究对象,提出了基于逻辑回归模型的流量计算方法优选模型。分别采用二线能坡法和落差指数法进行流量计算,借用逻辑回... 在推求水位流量关系时,不同水流状况适用的计算方法往往不同。为自动优选流量计算方法,以新安江水库库区街口水文站为研究对象,提出了基于逻辑回归模型的流量计算方法优选模型。分别采用二线能坡法和落差指数法进行流量计算,借用逻辑回归模型的大数据分析,依据实时水流状况进行流量计算结果优选,并根据率定结果自我学习,不断优化参数,提升优选准确率。结果表明:新安江水库库区回流状况的准确判定对流量计算结果精度影响较大,模型能够依据实时的上下游水位差、代表线流速等水流状况判断当前水流是否出现回流,从而智能优选流量计算方法。该方法推流结果合理,精度高于单一算法。 展开更多
关键词 流量计算 逻辑回归模型 落差指数法 二线能坡法 街口水文站 新安江水库
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Test of newly developed conceptual hydrological model for simulation of rain-on-snow events in forested watershed 被引量:1
13
作者 Si-min QU Han LIU +3 位作者 Yan-ping CUI Peng SHI Wei-min BAO Zhong-bo YU 《Water Science and Engineering》 EI CAS CSCD 2013年第1期31-43,共13页
A conceptual hydrological model that links the Xin'anjiang hydrological model and a physically based snow energy and mass balance model, described as the XINSNOBAL model, was developed in this study for simulating ra... A conceptual hydrological model that links the Xin'anjiang hydrological model and a physically based snow energy and mass balance model, described as the XINSNOBAL model, was developed in this study for simulating rain-on-snow events that commonly occur in the Pacific Northwest of the United States. The resultant model was applied to the Lookout Creek Watershed in the H. J. Andrews Experimental Forest in the western Cascade Mountains of Oregon, and its ability to simulate streamflow was evaluated. The simulation was conducted at 24-hour and one-hour time scales for the period of 1996 to 2005. The results indicated that runoffand peak discharge could be underestimated if snowpack accumulation and snowmelt under rain-on-snow conditions were not taken into account. The average deterministic coefficient of the hourly model in streamflow simulation in the calibration stage was 0.837, which was significantly improved over the value of 0.762 when the Xin'anjiang model was used alone. Good simulation performance of the XINSNOBAL model in the WS 10 catchment, using the calibrated parameter of the Lookout Creek Watershed for proxy-basin testing, demonstrates that transplanting model parameters between similar watersheds can orovide a useful tool for discharge forecastin~, in un^au^ed basins. 展开更多
关键词 xin anjiang model snow energy and mass balance model rain-on-snow event H. J.Andrews Experimental Forest
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Complementary system-theoretic modelling approach for enhancing hydrological forecasting
14
作者 Martins Y.Otache 李致家 《Journal of Southeast University(English Edition)》 EI CAS 2006年第2期273-280,共8页
Hydrologic models generally represent the most dominant processes since they are mere simplifications of physical reality and thus are subject to many significant uncertainties. As such, a coupling strategy is propose... Hydrologic models generally represent the most dominant processes since they are mere simplifications of physical reality and thus are subject to many significant uncertainties. As such, a coupling strategy is proposed. To this end, the coupling of the artificial neural network (ANN) with the Xin'anjiang conceptual model with a view to enhance the quality of its flow forecast is presented. The approach uses the latest observations and residuals in runoff/discharge forecasts from the Xin'anjiang model. The two complementary models (Xin'anjiang & ANN) are used in such a way that residuals of the Xin'anjiang model are forecasted by a neural network model so that flow forecasts can be improved as new observations come in. For the complementary neural network, the input data were presented in a patterned format to conform to the calibration regime of the Xin'anjiang conceptual model, using differing variants of the neural network scheme. The results show that there is a substantial improvement in the accuracy of the forecasts when the complementary model was operated on top of the Xin'anjiang conceptual model as compared with the results of the Xin'anjiang model alone. 展开更多
关键词 hydrological forecasting complementary model RESIDUAL xinanjiang conceptual model artificial neural network
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无资料地区水文模型参数移植不确定性分析 被引量:4
15
作者 关铁生 鲍振鑫 +2 位作者 贺瑞敏 杨艳青 吴厚发 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期660-672,共13页
无资料地区降水径流模拟是水文学研究的国际前沿和热点问题。水文模型参数移植是无资料地区降水径流模拟的重要方法,对径流模拟精度具有重要的影响。利用核密度估计和蒙特卡罗随机模拟等方法,构建了一种水文模型参数移植误差驱动的无资... 无资料地区降水径流模拟是水文学研究的国际前沿和热点问题。水文模型参数移植是无资料地区降水径流模拟的重要方法,对径流模拟精度具有重要的影响。利用核密度估计和蒙特卡罗随机模拟等方法,构建了一种水文模型参数移植误差驱动的无资料地区径流模拟不确定性定量评估框架。以广西壮族自治区42个有水文监测站点的典型中小河流为研究对象,率定新安江模型参数并模拟日径流和洪水过程,将42个典型流域依次假定为无资料流域,利用基于回归分析、相似流域和机器学习的参数移植方法,模拟无资料地区的洪水过程并识别最优的参数移植方法,分析移植法估算的模型参数值和直接率定值相比误差的概率分布特征,定量评估模型参数移植误差带来的径流模拟不确定性。研究结果表明:(1)基于回归分析的参数移植法模拟无资料地区洪水过程的精度优于相似流域法,优选的机器学习算法比传统回归分析法和相似流域法的计算精度提高了7%~15%;(2)与模型参数率定值相比,移植方法计算的模型参数具有一定的误差,对洪水模拟敏感参数的误差小于不敏感参数;(3)受模型参数移植误差的影响,利用蒙特卡罗法随机模拟的洪水过程具有一定的不确定性,洪量和洪峰相对误差的主要区间分别为10%~30%和10%~40%。相关成果为无资料地区的径流概率模拟及不确定性评估提供了一种新的技术,对中小河流洪水预报与防洪减灾具有一定的支撑作用。 展开更多
关键词 无资料地区 径流模拟 不确定性 新安江模型 参数移植
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不同优化算法在新安江模型参数率定中的效果评估 被引量:4
16
作者 石朋 陆美霞 +5 位作者 吴洪石 瞿思敏 李紫纯 丁松 王啸 邱超 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期19-25,41,共8页
针对水文模拟预报中需要寻求实用、稳健、高效的优化算法并据此确定参数的全局最优解的问题,以綦江流域典型控制断面五岔断面为研究对象,分别选取GA、SCE-UA、CMA-ES、PSO等4种优化算法进行分布式新安江模型汇流参数率定,并从有效性、... 针对水文模拟预报中需要寻求实用、稳健、高效的优化算法并据此确定参数的全局最优解的问题,以綦江流域典型控制断面五岔断面为研究对象,分别选取GA、SCE-UA、CMA-ES、PSO等4种优化算法进行分布式新安江模型汇流参数率定,并从有效性、稳定性、耗时和效率4个方面评估算法的参数率定性能。结果表明:CMA-ES算法优化效果最佳,相同迭代次数下耗时最少;SCE-UA算法稳定性和效率最高,但耗时随着迭代次数增大而显著增加;PSO算法有效性和效率相对较优,但稳定性最差;GA算法耗时相对较少,优化效果和效率最差;综合性能从优到劣依次为CMA-ES算法、SCE-UA算法、PSO算法、GA算法。 展开更多
关键词 分布式新安江模型 参数率定 洪水预报 优化算法 綦江流域
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大渡河猴子岩水库入库洪水过程预报-实时校正-概率预报集成
17
作者 李彬权 朱畅畅 +3 位作者 梁忠民 陈云瑶 蒋晓蕾 张涛涛 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1481-1490,共10页
与传统确定性预报相比,洪水概率预报能够为防洪调度决策提供更为丰富的信息。以大渡河猴子岩水库以上流域为研究区,建立新安江次洪模型,并采用动态系统响应曲线进行实时洪水预报校正。在确定性预报校正基础上,建立基于水文不确定性处理... 与传统确定性预报相比,洪水概率预报能够为防洪调度决策提供更为丰富的信息。以大渡河猴子岩水库以上流域为研究区,建立新安江次洪模型,并采用动态系统响应曲线进行实时洪水预报校正。在确定性预报校正基础上,建立基于水文不确定性处理器(HUP)的次洪概率预报模型,定量分析预报不确定性,实现入库洪水概率预报。结果表明:①利用猴子岩流域20092019年水文气象资料,建立的新安江次洪模型整体精度较高,率定期和验证期的洪量和洪峰相对误差均在±20%以内,平均确定性系数分别为0.69和0.72;经动态系统响应曲线校正后,洪峰和洪量误差均有降低,率定期和验证期的确定性系数分别提高0.13和0.09。②以2020年3场洪水未来48 h预报降雨为输入,新安江模型预报精度不高,且随着预见期增长而降低,但经动态系统响应曲线校正后,整体预报精度有所提高,洪量相对误差减小幅度超50%,确定性系数提高幅度超60%。③HUP次洪概率预报模型提供的分布函数中位数Q50的预报精度在一定程度上优于校正后的确定性预报;提供的90%置信区间覆盖率均在90%左右,离散度均在0.40以下,能以相对较窄的区间覆盖大部分实测值,具有较高的可靠度。 展开更多
关键词 新安江模型 动态系统响应曲线 水文不确定性处理器 概率预报 大渡河流域 猴子岩水库
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赣江流域多种数据同化方案的径流模拟比较 被引量:4
18
作者 王卫光 邹佳成 邓超 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1047-1056,共10页
为了探讨水文模型在不同水文数据同化方案下的径流模拟差异,本文采用集合卡尔曼滤波算法,以遥感蒸散发产品、实测径流为观测数据,构建了基于新安江模型的数据同化框架。基于此框架设计了4种不同同化方案(DA-ET、DA-ET(K)、DA-ET-Q、DA-E... 为了探讨水文模型在不同水文数据同化方案下的径流模拟差异,本文采用集合卡尔曼滤波算法,以遥感蒸散发产品、实测径流为观测数据,构建了基于新安江模型的数据同化框架。基于此框架设计了4种不同同化方案(DA-ET、DA-ET(K)、DA-ET-Q、DA-ET-Q(K))以及1种对照方案OL,以赣江流域开展实例研究,评估了水文数据同化中遥感蒸散发产品的时间分辨率、模型蒸散发相关参数时变与否以及多源数据同化对径流模拟的影响。结果表明:在DA-ET方案下,同化两种不同时间分辨率的蒸散发产品均能提高模型整体的径流模拟精度,且时间分辨率更高的产品的同化效果更好;在DA-ET方案的基础上,考虑加入实测径流进行同化能够提升模型径流模拟精度,且DA-ET(K)与DA-ET-Q(K)方案所得径流相对误差的减幅均超过了20%,说明在蒸散发同化过程中同时考虑蒸散发参数动态变化的结果更优;相较于OL方案,4种同化方案均能不同程度地提高模型对径流高水部分的模拟能力,但DA-ET-Q(K)方案表现最差,而其余方案差异并不显著。本研究有助于进一步了解不同数据同化方案在径流模拟中的差异,从而为水资源高效利用与科学管理提供科学依据。 展开更多
关键词 新安江模型 集合卡尔曼滤波 数据同化方案 径流模拟
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基于改进自适应遗传算法的新安江模型参数率定研究 被引量:2
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作者 左翔 赵杏杏 +2 位作者 叶瑞禄 丛小飞 刘修恒 《中国农村水利水电》 北大核心 2023年第11期10-18,26,共10页
模型参数率定是提高水文模型模拟效果的重要手段,通过研究一种改进的自适应遗传算法(IAGA)对新安江模型参数进行优化率定,解决传统遗传算法初始种群质量不高、容易早熟收敛、局部搜索能力差等问题。该算法利用混沌变量遍历性特点,随机... 模型参数率定是提高水文模型模拟效果的重要手段,通过研究一种改进的自适应遗传算法(IAGA)对新安江模型参数进行优化率定,解决传统遗传算法初始种群质量不高、容易早熟收敛、局部搜索能力差等问题。该算法利用混沌变量遍历性特点,随机生成初始种群并选优,提高初始种群的个体质量;针对交叉与变异的进化过程,设计了反映种群离散程度的种群目标函数离散系数,利用该系数构建了自适应调整交叉与变异概率算子,防止遗传算法过早收敛;依托环形交叉算子,提高算法全局搜索能力;采用自适应非均匀变异算子,实时优化算法的局部搜索能力,避免陷入局部最优。将自适应遗传算法、传统遗传算法(GA)和自适应遗传算法(AGA)应用于秦淮河流域新安江模型的参数率定,并从率定的收敛性、耗时、稳定性和效果方面进行算法的性能比较,结果表明:IAGA算法具有更优的寻优能力,更好的收敛结果,更高的稳定性和精度,场次洪水的模拟效果优于GA算法和AGA算法,率定期与验证期确定性系数(R2)均在0.85以上,纳什效率系数(NSE)均在0.8以上,总体达到了水文预报的乙级标准。结果表明采用上述的综合手段改进传统遗传算法是可行的,改进后的IAGA算法具有良好的应用前景,为新安江模型的自动率定提供了一种有效的途径。 展开更多
关键词 参数率定 遗传算法 自适应 新安江模型
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新安江模型与水箱模型在马家沟水库洪水预报的适用性研究 被引量:2
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作者 马靖航 咸永财 +6 位作者 何学平 刘明 韩牧原 杜佰林 阮炳南 许鎏佳 吴磊 《人民珠江》 2023年第7期1-7,63,共8页
洪水预报是重要的非工程防洪措施之一,是防洪指挥决策的主要依据。为避免单一模型预报结果的不确定性,以城固县马家沟水库为对象,应用新安江模型和水箱模型分别模拟了2019—2021年流域日径流和次洪水过程,并结合遗传算法率定优化的模型... 洪水预报是重要的非工程防洪措施之一,是防洪指挥决策的主要依据。为避免单一模型预报结果的不确定性,以城固县马家沟水库为对象,应用新安江模型和水箱模型分别模拟了2019—2021年流域日径流和次洪水过程,并结合遗传算法率定优化的模型参数比较了模拟结果与精度。日模方面,水箱模型的模拟效果更优,洪量相对误差小于16%,洪峰相对误差小于4%,峰现时差小于1 h,Nash-Sutcliffe效率系数大于0.58,均达到了《水文情报预报规范》的评定精度要求,且对于水库大洪水的模拟效果也较为理想。次模方面,2个模型的峰现时差表现相当,新安江模型的模拟效果更平滑,水箱模型的洪量和洪峰模拟更贴近实测流量过程。整体来看,水箱模型比新安江模型更适合马家沟水库的洪水预报。 展开更多
关键词 洪水预报 新安江模型 水箱模型 实时校正 马家沟水库
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