卫星降雨在流域水文设计中适用性分析

为获取雨量站网稀疏或缺资料地区的降雨径流设计值,假定历史时期花园流域内仅有一个雨量站,借助流域31年(1983～2013年)PERSIANN-CDR卫星反演日降水数据,建立由雨量站与卫星降雨推求流域平均雨量的方法,利用新安江模型模拟日流量,并推求径流设计值,与实际值对比来检验卫星降水反演水文设计值的可行性。结果表明,直接利用PERSIANN卫星反演流域降雨误差较大,采用基于雨量站降雨与卫星降雨的人工神经网络(ANN)法计算流域平均降雨的精度有大幅提高;各雨量站模拟情景下日径流模拟确定性系数变化范围在0.50～0.79之间,年最大1、3、7d各频率设计流量与实测系列相对误差多数在20%以内,可为流域水文设计提供参考。     

CMORPH卫星站点融合降水的沂河流域径流模拟适用性评估

为验证卫星地面融合降水在北方半湿润地区径流模拟中的适用性,对比了2008～2012年沂河流域汛期的CMORPH融合降水和实测网格降水时空分布,并分别驱动HEC-HMS模型进行日径流模拟、洪水模拟,进而评估利用卫星地面融合降水进行洪水预报的可行性。结果表明,在沂河流域,CMORPH卫星站点融合降水与实测网格降水具有较高的相关性,其洪水模拟精度与实测网格降水相当,径流深和洪峰的预报能力更优,在研究区洪水预报中具有很好的适用性。     

CMORPH卫星反演降水数据质量评估及水文过程模拟

卫星降水对展现降雨空间分布特征、提供防洪决策依据起着重要作用。以綦江流域五岔水文站以上控制面积为例,采用网格大小为0.25°×0.25°的CMORPH卫星反演降水数据,利用TS评分、空报率、漏报率三种指标评估日尺度卫星晴雨预报精度,利用平均绝对误差、显著性检验和相关性分析评估日尺度和月尺度卫星降水数值精度;将该降水数据和站网数据分别作为新安江模型的日模型输入,以2009～2012年为率定期,2013～2014年为验证期。设置最优参数不变和最优参数对比两组试验,利用纳什效率系数、径流深相对误差、均方根误差评估水文过程模拟精度。结果表明,对于中小流域,基于CMORPH卫星降水的新安江模型模拟结果对大洪水洪峰模拟偏低,小洪水洪峰模拟偏高,退水段模拟结果较好,总体模拟精度较高。参数率定时应更侧重于SM、CS两个敏感参数,且KC的初值可定得适量大一些,以期得到令人满意的结果。     

TMPA卫星降水数据质量评估及水文过程模拟

卫星降水资料在测站分布稀疏的复杂地形区域具有较大的优越性,但卫星与测站获取降水原理不同,需对卫星资料的可用性进行评估。以赣江上游为例,根据雨量站实测降水数据评估热带降雨观测计划（TRMM）多卫星分析降水数据资料（TMPA）的精度,并将该降水数据作为陆面水文模式Noah-LSM的输入,以评估TMPA降水数据在流域水文过程模拟的适用性。结果表明,TMPA日降水数据精度虽偏低,但在我国南方降水资料匮乏地区的水文过程模拟研究中具有一定的应用前景,TMPA月降水数据精度较高,可为无资料地区水资源计算和规划提供数据支持。     

流域尺度全球降水数据产品的相互比较

鉴于国家、大陆和全球尺度降水数据集之间的差异性方面的研究较多而很少考虑河流流域尺度上数据集的可靠性,采用最大/最小差异百分比法和TFPM-MK趋势分析法研究评估了12种广泛应用的降水数据集在全球6 292个流域中降水估计和变化趋势等方面之间的差异。结果表明,降水数据集之间存在较大差异,数据集之间的年平均降水量差异超过500 mm/a的流域共有2 469个,占地面积达4 419.6×10⁴ km²,主要分布在格陵兰岛、非洲、大洋洲和西亚。现有数据产品不能对所有流域的降水趋势达成一致,难以为确保流域内的水利发电、生活供水、防洪和抗旱等方面有效政策的制定和实施提供合理的科学依据。     

GPM卫星定量降水产品在南流江流域的适用性研究

在南流江流域定量评估三种GPM IMERG降水产品(FRCal、ER、FRUncal)的精度,并通过新安江模型模拟径流量,探讨IMERG卫星降水产品在南流江流域的水文适用性。结果表明,FRCal、ER、FRUncal与地面观测的平均月降水相关系数(CC)在0.80以上,尤其FRCal更是高达0.94,在日尺度上稍差,但FRCal的CC值亦高达0.71;在不同的时间尺度上,FRCal相对于ER、FRUncal更符合地面降水观测结果;将IMERG产品日降水数据驱动新安江模型模拟的径流与观测流量有一定偏差,与ER(0.46)、FRUncal(0.54)相比,FRCal的纳什指数NSCE(0.59)较大,具有更好的水文模拟性能,但FRCal略微低估了流域汛期的流量。IMERG产品在南流江流域对降水捕捉准确性较高,但在径流模拟方面还需改进。     

黄河中上游多源降水数据精度评估

为研究黄河中上游遥感降水数据的可替代性,以2001~2010年站点实测降水数据为依据,采用相关系数、均方根误差和平均误差三个指标,分别从年、季、月尺度对14种卫星降水数据进行精度评价,并以水系为空间单元对极端降水事件进行评估。结果表明,在年、季、月尺度上,ITPCAS的精度均相对较高,GSMaP、PERSIANN的精度最低。季节上,降水数据均易高估春、夏季暴雨以下降水,低估暴雨以上降水;均易高估秋季大雨以下降水,低估大雨以上降水。对于极端降水,GSMaP、CHIRPS呈严重高估,PERSIANN呈严重低估;区域上,甘宁、内蒙水系各数据集对极端降水的评估与实测降水的一致性较强,其余水系中各数据集对极端降水评估的精度差异较大。     

黄河中上游多源降水数据精度评估

为研究黄河中上游遥感降水数据的可替代性,以2001~2010年站点实测降水数据为依据,采用相关系数、均方根误差和平均误差三个指标,分别从年、季、月尺度对14种卫星降水数据进行精度评价,并以水系为空间单元对极端降水事件进行评估。结果表明,在年、季、月尺度上,ITPCAS的精度均相对较高,GSMaP、PERSIANN的精度最低。季节上,降水数据均易高估春、夏季暴雨以下降水,低估暴雨以上降水;均易高估秋季大雨以下降水,低估大雨以上降水。对于极端降水,GSMaP、CHIRPS呈严重高估,PERSIANN呈严重低估;区域上,甘宁、内蒙水系各数据集对极端降水的评估与实测降水的一致性较强,其余水系中各数据集对极端降水评估的精度差异较大。     

渠溪河流域GPM IMERG卫星降水对地面站点降水的可替代性研究

为评估IMERG卫星降水产品在空间覆盖范围、时空分辨率、雨雪数据观测等方面较上一代产品TMPA的改进效果,以三峡区间渠溪河流域为例,选择地面实测雨量数据作为参考值,在对IMERG产品进行统计分析评估的基础上,进一步运用BTOPMC分布式水文模型对其进行水文适用性评估,探讨IMERG卫星降水对实测降水GAUGE的可替代性,并选择TMPA产品进行了对比。结果表明,IMERG在渠溪河流域精度较高、水文表现较好,具有替代地面站点观测数据的潜力。     

ERA-5降水数据在澜沧江流域高山峡谷地区的适用性研究

以澜沧江流域典型高山峡谷地区为例,首先对最新发布的ERA-5再分析降水产品进行不同时空尺度下的精度评估,发现ERA-5数据与站点数据之间的相关性较高,可较好反映流域降水分布空间变化趋势,但高估了实测降水,存在着较大的系统误差,且误差有明显的时空变异特性,需经校正才可投入实际应用;然后使用比率偏差校正法对ERA-5进行校...     

淮河上游区域GPM IMERG卫星降水数据应用评价

为系统评估GPM IMERG V05B卫星降水产品在淮河息县以上流域的应用,以流域内9个地面站实测雨量数据作为参考,应用统计指标、分类指标及极端降水指标,对2015～2017年GPM IMERG产品分别评价分析了日、月、年尺度上统计指标与分类指标,评估了不同雨强、极端降水探测性能。结果表明,GPM IMERG卫星降水产品与地面监测数据在日、月尺度的降水监测值表现出较好的相关性,总体呈高估现象,日尺度探测率高于0.8,但错报率、汉森和凯普斯得分不理想,月尺度上在8、9月份存在低估,年雨量误差10.0%～23.8%;GPM IMERG对小雨综合探测性能强,但错报率较高,对中雨探测精度较高;极端降水事件探测能力表现不稳定。     

卫星雷达测雨在长江流域的精度分析

针对传统的雨量站点观测方法存在的缺陷,基于TRMM卫星降雨数据较高的时间和空间分辨率,通过TRMM数据与长江流域实测站点数据在时间和空间分布上的对比分析,研究了TRMM数据在长江流域的适用性.结果表明,TRMM数据在长江流域有较高的精度,为分布式水文模型提供了良好的数据支撑.     

基于卫星降水数据的金沙江流域可能最大降水量计算方法

为探索缺资料地区可能最大降水计算方法,以金沙江巴塘水文站以上流域为研究区,依据该流域测站降水资料,对MSWEP卫星降水数据进行精度评定。选取MSWEP自1979年以来的数据,采用统计估算法计算得到该流域1、3、7、15d可能最大降水量分别为25.2、49.1、86.1、150.9mm;同时,基于该流域及邻近地区的测站资料,采用水文气象法计算得到对应历时的可能最大降水量。对比两套结果发现,相同历时下前者计算结果与后者的相对偏差均在16%以内,表明在该流域基于MSWEP数据,采用统计估算法计算可能最大降水是有效可行的。研究结果不仅为该流域的可能最大洪水计算奠定了基础,更为缺资料地区的可能最大降水计算提供了新途径。     

澄碧河流域极端降水变化分析

根据广西岩溶区澄碧河流域1963～2014年逐日降水资料,结合百分位计算法定义极端降水阈值,在此基础上,采用线性趋势、Mann-Kendall、Morlet小波分析及Pearson相关系数等方法分析了极端降水指数演变规律及其与年径流的关系。结果表明,极端降水量、极端降水日数和极端降水比率呈上升趋势,10年上升率分别为2.3mm、0.034d、0.7%,极端降水强度呈下降趋势,下降率为-0.02mm/(d·10a),经Mann-Kendall趋势检验,上升和下降趋势均不显著;经过多种突变检验法综合诊断,极端降水量和极端降水强度的突变年份为2009年,极端降水日数和极端降水比率的突变年份为1976年;各极端降水指数周期演变特征基本一致,第一、二主周期分别为28、15年,且丰枯交替明显;极端降水量与年径流的相关性最强,极端降水强度与年径流的相关性最弱。     

沂沭泗流域降水变化特征分析

分析区域降水变化特征可为区域水资源可持续开发利用提供科学依据、为防汛抗旱提供科技支撑。以沂沭泗流域为例,利用1960~2011年日降水资料和Mann-Kendall趋势检验法研究了该流域降水变化特征。结果表明,该流域降水量主要集中在汛期;20世纪70~90年代降水量相对较少,其他时期相对较多;降水量、有效降水特征量和极端降水特征量均具有减少的趋势,其中降水频率和年最大连续有效降水日数减少趋势显著。     

瓯江中上游生态径流分析

分析了瓯江干支流上的圩仁、五里亭、沙湾三站径流量的年际变化及年内分配特征,计算了三站的最小生态径流过程及适宜生态径流过程,采用Tennant法的同期均值比对计算结果进行评价,并对逐月最小生态径流计算方法进行了修正.结果表明,修正后的生态径流量更利于瓯江的生态保护与健康.     

老哈河流域降水变化特征分析

在降水变化趋势分析基础上,结合模比离差系数累积曲线及统计学方法分析了流域降水的时空变化特征.结果表明,老哈河流域降水存在较大的时空变异性,流域降水量有逐年增加趋势,雨日有逐年减少趋势,降水量和雨日呈正相关性;流域降水量由西南往东北明显递减,雨日分布为上下游偏大、中游偏少;流域降水量随地面高程的增加而显著增加,高程每增加1 km降水量平均增加116 mm.     

大伙房水库流域降水变化特征分析

采用五点滑动平均法、趋势系数法、Mann-Kendall趋势检验法和方差分析法对大伙房水库流城1951～2006年的降水资料进行了分析.结果表明,1980年前年降水序列明显下降,1980年后微弱上升;季降水序列中夏季降水与年降水变化基本一致,秋季降水明显下降,春,冬两季降水变化趋势不明显;年降水和季降水序列均具有明显的周期变化规律.这些规律可为大伙房水库流域降水的中长期变化趋势估报提供参考.     

塔里木河流域降水特性时空分析

基于塔里木河流域及周边29个站点1980～2004年日降水资料分析了降水量时空变化规律,采用Mann-Kendall检验法研究了流域降水量的变化趋势.结果表明,该流域降水稀少且分布不均,主要集中于夏季,空间分布由东南向西北逐渐增加,在西北部边缘形成一个相对丰水带,且在丰水带上的降水量增加较为显著,而接近沙漠腹地地区的降水则呈减少趋势.