三峡水库中期水文气象耦合预报应用试验及探讨

长江三峡河道因水库的建设已成为水库库区，回水长度迭600km，改变了三峡河道原有的产汇流规律，造成水情预报有效预见期大幅缩短，加大了三峡地区水情预报的难度。应用预见期的降雨预报，是增长洪水预报预见期的有效途径之一；随着近年来降雨预报水平逐渐提高，利用定量降水预报增长有效预见期已成为可能。因此，为探讨如何更好开展中期水文气象耦合应用，达到在一定预报精度前提下延长有效预见期的目的，以三峡入库日平均流量预报为对象，利用中期降雨预报信息，提出一种开展中期降雨预报与水文模型耦合试验方案，并基于典型耦合试验个例分析，提出影响中期耦合预报试验的主要因素及改进方向。该耦合试验方法具有一定的应用推广价值，可供大中型水库开展中期预报时参考。     

水库洪水概率预报和汛期运行水位动态控制

降水和洪水预报对水库防洪兴利综合调度至关重要。开展中长期降雨预报和洪水概率预报,不仅可延长预见期,还可考虑不确定性并提高预报精度。介绍了水库洪水概率预报和水库汛期运行水位动态控制,显著地提高了洪水资源利用率。建议进一步开展降雨洪水概率预报、水库汛限水位专题研究和应用,提高我国水库的科学管理水平。     

考虑预见期降水的三峡水库区间洪水预报模型研究

 选用长江三峡水库区间流域的历史雨洪资料与短期定量降水预报资料,编制三峡水库区间流域洪水预报模型,并将区间定量降水预报与区间洪水预报模型相耦合,研究了预见期降水对洪水预报的影响。提出了一个随机降水模型,随机生成 500组序列作为降水预报值输入到区间洪水预报模型,并以均值作为预报结果发布。方案比较结果表明,考虑预见期内的降水预报可提高三峡水库的洪水预报精度。     

现代水文气象预报技术研究进展

从定量降水预报与估算、实时洪水预报、水文气象耦合等三个方面总结和回顾了现代洪水预报技术的研究现状,认为:如何融合雷达降水信息与雨量计资料,获取更为准确的降水信息的理论和技术方法还有待完善;水文气象预报的难点和重点在于如何缩小两者之间的时空尺度差异、如何在水文模式中考虑预见期降水;分布式水文模型中的许多物理过程、数学处理方法以及数据不足等问题还有待深入研究。     

闹得海水库水文自动测报系统优化改造

文章根据闹得海水库自动测报系统现状和洪水预报要求,提出闹得海水库水文自动测报系统遥测站网优化改造.统计分析了闹得海水库流域内降雨径流预报洪水预见期和河段预报洪水预见期,计算、对出了遥测站点增设前后流域3日面雨量误差.从洪水预见期、流域降雨产流特点、面雨量精度、遥测站布设密度、水文规范要求等方面,论证闹得海水库水文自动测报系统改造的合理性与必要性.     

田湾河梯级电站工程增长洪水预报预见期的探讨

增长施工期洪水预报预见期的探讨抓住了降雨区间径流是影响洪水预报成果精度的主要因素,减少了产流和汇流计算过程中一些间接影响因素的繁琐运算过程,利用天气预报的预见期获得洪水预报的预见期.田湾河梯级电站工程增长施工期洪水预报预见期的探讨可操作性强.洪水预报预见期的增长量Δτ=2 h,虽然获得了宝贵的抗洪抢险准备时间,但还远远满足不了抗洪抢险在时间上的需求.若使水文预报和气象预报有较长时间地通力合作,特别是若能把降水预报的可信度提高一些,Δτ的潜力还可再挖,即Δτ由2 h可增加到3、4...h.     

实时水文气象预报研究

水文预报同气象预报的有机结合可以增长洪水预报的预见期，提高预报精度。为洪水预报服务的定量降水预报方法，必须在输入量的获得、计算量的大小及预报值的时空尺度等方面，适应实时洪水预报的要求。在分析国内外水文气象预报方法和为洪水预报服务的定量降不预报技术后，简要介绍了一个为实时洪水预报服务的概念性定量降不预报模型。该模型是以ＧＢ模型为框架，对模型中的水分输出部分作了修正，使用了凝结水粒数浓度γ分布，建立了     

基于数值天气预报模式的流域中期径流预报

研究耦合天气预报模式的径流预报对提高预报预见期及流域防洪减灾具有重要意义。以金溪池潭水库流域为例,通过尺度转换和气象要素联结实现GEM和GFS两种数值天气模式与新安江模型的单向耦合,进行流域水文模拟以及中期径流预报。日径流过程和次洪过程模拟结果发现耦合数值天气预报模式的流域中期径流预报能够较好地预估一段时间内的径流总量,而对洪峰以及洪水过程预报能力稍有不足。预报误差来源有水文模型误差和降水预报误差两种,且降水预报的误差在水文模型中会有放大的效应,这增加了中期径流预报的不确定性。     

基于网格追踪算法的雷达外推降雨临近预报在大清河流域的应用

为了评价基于网格追踪算法PBN在大清河流域的应用效果,研究选取了位于大清河南北两支的阜平和紫荆关流域的8场典型降雨过程,开展0～3h的雷达外推降雨临近预报。为获得高质量的雷达测雨数据,研究采用外部漂移克里金法(KED),依据地面雨量在外推前对雷达定量降雨估测进行了修订。针对PBN算法的外推预报结果,分别采用临界成功指数(CSI)、均方根误差(RMSE)、以及定性与定量指标相结合的CSI/RMSE 3种评价指标在时间和空间尺度上进行验证。结果显示:KED算法可以有效提高雷达定量降水估测的准确度,基于KED修订后的雷达估测降雨的PBN算法对时间空间连续性较好、相对稳定的降雨过程预报效果最好,但随预见期的延长外推效果显著下降,有效预见期不超过2 h;而对空间分布不均匀的降雨类型预报效果最差。     

闹德海水库洪水预见期分析

文章通过分析闹德海以上流域较大水年的次降雨,用降雨径流预报和河段预报2种方法来分析闹德海水库洪水预见期,从而为水库合理调度提供科学依据。     

基于TIGGE数据的中期降水预报在江苏省的应用效果评估

预见期长达14d的中期降水预报对于旱涝预测与水资源调度管理等具有重要意义,全球多模式集合预报(TIGGE)资料为区域中期降水预报提供了新基础。基于2008-2013年江苏省实测降水数据,采用TS、BS评分、平均偏差和均方根误差等评估指标,重点评估了CMA、CMC、ECMWF、JMA和NCEP这五个TIGGE代表模式在江苏省的中期预报效果。结果表明:整个预见期内各模式对于中小雨的预报评分都较高,小雨的TS评分值最高多在0.5左右,中雨以上等级降水存在较明显的漏报。预见期长达15d的日累积降水量预报只存在3d的衰减期,之后各项误差指标值能维持稳定,3d以上预见期的误差主要为预报值偏大。同时,5d以上累积降水量预报也较实际偏大,且冬季预报效果最好夏季最差,苏北地区好于苏南地区。就各代表模式而言,ECMWF与JMA模式分别在降水分级预报和日累积降水量预报中表现最好。     

基于防汛需求的降雨预报精度评估方法

针对现有研究对降雨预报精度评价大多着眼于测站或流域的总量误差,很少考虑降雨预报的空间分布、时程分配误差这一问题,提出一种综合时程、空间、总量等3个维度的降雨预报精度评价方法。在量级上,建立以相对误差为基础的量级评价指标;在空间上,引入容差区间,考虑全流域网格后得出空间分布评价指标;在时程上,采用确定性系数评价时程的匹配度,得到时程分配评价指标。选取甬江流域近年的预报和实测数据为例,采用上述方法对多种数值预报模式的进行了综合评价。结果表明:提出的评价方法能够挖掘出传统评价方法未充分关注的时程分配等要素。因此,该方法能够较好地基于防汛场景需求评价流域降雨预报精度,也可为多种预报模式的融合应用提供依据。     

多源城市暴雨预报数据融合研究进展

全球气候变化和快速城市化改变了城市水循环过程,加剧了城市暴雨洪涝问题。为有效预报洪水,减轻洪涝灾害,借助水文水力模型对城市水循环的各个环节进行模拟。而单一暴雨预报数据的不确定性是使用水文水力模型模拟预报洪水面临的重大挑战。从城市雨洪模型输入不确定性的角度出发,回顾了暴雨预报技术的发展历程,总结了各种预报方法的特点、适用性和局限性,指出基于单一暴雨预报数据驱动模型预报洪水的不足,提出多源暴雨预报数据融合的基本框架。未来应强化降雨观测和定量降水预报能力,发展多源信息耦合技术,实现高精度、长预见期的洪水预报,为城市防洪减灾提供依据。     

基于ν-SVR的雅鲁藏布江羊村站洪水预报模型

为了建立雅鲁藏布江羊村站的洪水预报方案,对ν-支持向量机洪水过程预报模型(ν-SVR)进行了深入研究。针对羊村站以上流域洪水特征和站网分布特点,采用ν-SVR模型方法建立了该站洪水过程预报模型。选取了1998~2004年及2005~2007年汛期洪水和相应降水资料进行了模型率定和检验。结果表明,ν-SVR洪水过程预报模型能很好地控制支持向量个数,在降低模型的复杂程度的同时,能保持良好的预报精度,可用于洪水作业预报。     

基于集合预报的淮河流域洪水预报研究

建立基于集合预报的淮河具有行蓄洪区流域洪水预报及早期预警模型。在洪水预报中引入数值天气预报以延长洪水预报的预见期。集合预报采用多模式和多分析集合预报技术,考虑初始场的不确定性和模式的不确定性,避免“单一”确定性数值天气预报结果易存在的预报误区。THORPEX 项目支撑的THORPEXInteractiveGrand GlobalEnsemble（TIGGE ）集合预报目的是建立全球交互式预报系统。本文以淮河流域为试验流域,以TIGGE 集合预报（加拿大气象中心（简称CMC,集合成员数为15个）、 欧洲中期天气预报中心（简称ECMWF,集合成员数为51个）、 英国气象局（简称UKMO ,集合成员数为24个）、 美国国家环境预测中心（简称NCEP,集合成员数为15个））驱动构建的水文与水力学相结合的具有行蓄洪区流域洪水预报模型以达延长洪水预报的预见期,新安江模型用于降雨径流计算、一维水动力学模型用于河道洪水演算,实现洪水预报及早期预警。为了进行比较,同时采用地面雨量计观测降水驱动构建的洪水预报模型,对2007和2008年淮河汛期洪水进行检验。结果表明,基于TIGGE 集合预报驱动的洪水预报预见期延长了72~120h ,证明了TIGGE 集合预报可以应用于洪水预报及早期预警。     

分布式水文模型结合气象预报方法初步探讨

为了尽量消除因流域空间非均一性引起的水文模拟不确定性,采用基于GBHM分布式水文模型以及具有明确物理意义的模型参数,利用三峡区间2011年5~6月期间的气象预报信息,探讨该区域实时洪水预报方法,以及不同预见期的洪水预报精度。结果表明,分布式水文模型与气象预报数据结合,能够较好地模拟该区间的洪水过程。该方法在一定预见期内能够对实时洪水过程进行预报,预报精度很大程度上取决于降水预报的准确性。     

雨量输入对分布式流溪河模型中小流域预报精度的影响

中小流域由于资料欠缺、洪水汇流时间短、水量集中等特点,导致其洪水预报难度大,预报精度低。针对我国中小流域的洪水预报精度有待进一步提高的问题,为了让分布式水文模型在全国广泛投入实际应用,选取四川省达州市清溪河流域作为了研究对象。采用流溪河分布式水文模型,从降水量入手,讨论雨量数据对模型结果的影响,探讨满足预报精度所需的雨量站布设密度条件,并将得到的洪水模拟结果与传统预报模式下的洪水模拟结果进行对比分析。结果表明: 12 场洪水中,确定性系数在 80%以上的洪水有 10 场,占比 83. 33%,其中 11 场洪水的洪峰误差小于 20%,合格率为91. 67%,峰现误差合格率达到 100%。因此,流溪河分布式水文模型对于中小流域的洪水预报具有较强的适用性,模拟结果较好。中小流域不同雨量站的降水差异明显,降水总量和雨型的差异对模型输出结果影响较大,当前提高预报精度的重要措施是提高基础数据的质量。清溪河流域雨量站布设密度达到 86 km2 /站时已基本满足该流域流溪河模型预报的要求。现阶段我国许多地区雨量站布设密度已达到较高水平,采用流溪河模型等分布式水文模型进行中小流域洪水预报变为可能。     

基于ANFIS的黄河灵口流域水文预报模型

运用ANFIS在环境水文要素与出口断面流量之间建立了洪水预报模型,模型输入为归一化的平均降雨强度、雨强距离指数、植被指数,输出为流域出口断面的洪峰流量,采用混合学习算法进行参数率定。在黄河灵口流域的应用结果表明:模型验证误差不超过15%,符合较高精度等级洪水预报的要求。