检索结果-内蒙古大学图书馆

水资源保护 2025年

作者：申笑萱张珂张兆安刘杰李致家河海大学水灾害防御全国重点实验室河海大学水文水资源学院长江保护与绿色发展研究院河海大学中国气象局水文气象重点开放实验室河海大学水利部水利大数据重点实验室河海大学水利部水循环与水动力系统重点实验室

水文模型拆分组配与协同优化是水文建模有效的技术手段。本文探讨了水文模型的模块拆分、组合及优化方法，总结了水文模型模块化设计、框架模型构建及多模型间误差传递等方面的关键研究进展。同时，本文也展望了水文多模型灵活组配与协... 详细信息

水文模型拆分组配与协同优化是水文建模有效的技术手段。本文探讨了水文模型的模块拆分、组合及优化方法，总结了水文模型模块化设计、框架模型构建及多模型间误差传递等方面的关键研究进展。同时，本文也展望了水文多模型灵活组配与协同优化的研究方向。传统水文模型的构建方法通常缺乏必要的灵活性和可移植性，模块化设计的理念和机器学习等前沿技术的融合为水文模型的未来发展开辟了广阔的视野，这将为应对现代水文学面临的复杂挑战提供有力工具。本文对水文模型拆分组配与协同优化研究的回顾与总结旨在为研究者、模型研发及使用人员和决策者提供该领域最新研究成果，并指导水文多模型灵活组配及协同优化研究。

关键词：水文模型模块化灵活架构机器学习模型优化

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基于微波遥感和多模型集成的土壤湿度反演

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河海大学学报(自然科学版) 2025年

作者：孔月张珂申晓骥王晟王宇昊田鑫丽何蒙刘匡向征冯平河海大学水灾害防御全国重点实验室河海大学水文水资源学院河海大学长江保护与绿色发展研究院中国气象局水文气象重点开放实验室水利部水利大数据重点实验室水利部水循环与水动力系统重点实验室河海大学计算机与软件学院山东省水文中心济南市水文中心

为了提高机器学习模型的适应性和精度，选用支持向量机、极端梯度提升、Catboost、随机森林、Adaboost和将前5种机器学习作为基模型，线性回归作为元模型的Stacking模型反演安徽省土壤湿度；并对Stacking模型的土壤湿度反演结果进行空... 详细信息

为了提高机器学习模型的适应性和精度，选用支持向量机、极端梯度提升、Catboost、随机森林、Adaboost和将前5种机器学习作为基模型，线性回归作为元模型的Stacking模型反演安徽省土壤湿度；并对Stacking模型的土壤湿度反演结果进行空间分布和时间序列分析。结果表明：在输入遥感数据相同的情况下，Stacking集成学习模型与单一模型相比，具有更高的精度和鲁棒性，反演得到的土壤湿度与实测数据之间的相关系数达到0.72，均方根误差为0.05 m3/m3；反演结果的空间分布和时间序列反映了模型较好的适用性和稳定性，捕捉到了安徽省土壤湿度的动态变化。

关键词：土壤湿度集成学习遥感反演机器学习风云卫星

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金沙江上游降雨-融雪径流模拟与洪水风险评估

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水资源保护 2025年

作者：罗煜宁张珂王宇昊蒋飞卿河海大学水灾害防御全国重点实验室河海大学水文水资源学院河海大学长江保护与绿色发展研究院中国气象局水文气象重点开放实验室水利部水利大数据重点实验室水利部南京水利水文自动化研究所

针对在寒区大尺度流域难以开展同位素示踪法进行水源解析，以及降雨-融雪径流模拟精度低和洪水遭遇风险难以量化的问题，构建分布式水文模型iRainSnowHydro进行水源分割和径流模拟。基于降雨、融雪水解析结果，结合实测流量数据，运用Co... 详细信息

针对在寒区大尺度流域难以开展同位素示踪法进行水源解析，以及降雨-融雪径流模拟精度低和洪水遭遇风险难以量化的问题，构建分布式水文模型iRainSnowHydro进行水源分割和径流模拟。基于降雨、融雪水解析结果，结合实测流量数据，运用Copula函数分别构建二维和三维联合分布，分别计算“雨、雪、洪”组合事件的丰枯遭遇并开展风险评估。实例结果表明，iRainSnowHydro模型对金沙江上游的日径流模拟效果较好，纳什效率系数达0.8以上；流域水源组成季节性差异显著，春季融雪径流占比高且稳定在27%±6%；在二维分布中，降雨和洪量的丰枯同步遭遇风险最大，为56.34%；在三维分布中，雨-雪-洪丰枯同步遭遇风险为15.39%，出现“雨、雪、洪”三碰头的极端天气事件概率为2.55%，该结果可为流域防灾预警工作提供参考。

关键词：寒区降雨-融雪径流水源组成 Copula函数丰枯遭遇

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考虑融雪和降雨径流过程的网格化模拟方法及其应用

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河海大学学报(自然科学版) 2025年

作者：王一帆王宇昊张珂罗煜宁李顺章吴南沈龙马仪电力遥感技术联合实验室(南方电网公司云南电网电力科学研究院) 河海大学水灾害防御全国重点实验室河海大学水文水资源学院长江保护与绿色发展研究院中国气象局水文气象重点开放实验室水利部水利大数据重点实验室水利部水循环与水动力系统重点实验室

高寒山区的径流模拟对于下游地区的水资源管理和防洪减灾具有重要意义。针对目前考虑融雪的概念性水文模型大多为集总式水文模型这一问题，以网格新安江模型为基础，通过耦合融雪模块构建了考虑融雪和降雨径流过程的网格新安江模型（iRa... 详细信息

高寒山区的径流模拟对于下游地区的水资源管理和防洪减灾具有重要意义。针对目前考虑融雪的概念性水文模型大多为集总式水文模型这一问题，以网格新安江模型为基础，通过耦合融雪模块构建了考虑融雪和降雨径流过程的网格新安江模型（iRainSnowHydro模型）。以金沙江上游梨园流域和澜沧江上游乌弄龙流域为典型流域进行日径流模拟，并与集总式融雪径流模型-Hydromad模型的模拟结果进行对比分析。结果表明iRainSnowHydro模型在梨园和乌弄龙流域的日径流模拟效果均良好，率定期和验证期的R2和NSE均超过了0.85，PBIAS均小于10%。iRainSnowHydro模型的模拟性能优于Hydromad模型，且其分布式的结构具有显著优势，可以为我国高寒山区的径流预报提供技术支撑。

关键词：融雪径流网格新安江模型径流模拟高寒山区

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不同情景下LSTM及其变体模型的洪水模拟研究

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中国农村水利水电 2025年第2期 114-120,128页

作者：孟涵姚成郑爱民杨丰源李京兵石卓张锦堂河海大学水文水资源学院江苏南京210098 中国气象局水文气象重点开放实验室江苏南京210024 河北省水文勘测研究中心河北石家庄050031 安徽省水文局安徽合肥230022

长短期记忆网络(LSTM)模型能够有效地模拟降雨-径流间的非线性响应,在洪水模拟及预报中的应用日趋广泛。为了提高模型在不同应用场景下的适用性和模拟精度,基于LSTM模型及其5个变体模型,以皖南山区舒家流域1986-2000年30场洪水的降雨径... 详细信息

长短期记忆网络(LSTM)模型能够有效地模拟降雨-径流间的非线性响应,在洪水模拟及预报中的应用日趋广泛。为了提高模型在不同应用场景下的适用性和模拟精度,基于LSTM模型及其5个变体模型,以皖南山区舒家流域1986-2000年30场洪水的降雨径流时间序列开展实例研究,探讨了包括不同损失函数、不同预见期以及不同训练规模等多种情景下,LSTM及其变体模型的洪水模拟效果;并开展了LSTM模型及其变体模型与极端梯度上升(XGBoost)模型的集合模拟研究。结果表明:(1)4种损失函数都能较好地实现舒家流域出口断面的洪水过程模拟,模拟精度:相对均方根误差(RSR)>纳什效率系数(NSE)>均方误差(MSE)>克林-古普塔效率系数(KGE),其中RSR在LSTM及其变体模型下测试集各场次的纳什效率系数(NSE)均能达到0.7以上。(2)随着预见期的延长,模型在处理长时间序列时面临信息遗忘或误差累积等问题,采用LSTM及其变体模型进行洪水模拟的精度总体呈下降趋势;相同的预见期情景下,随着训练规模的增加,模型模拟精度先上升达到最佳后趋于稳定。(3)LSTM模型及其变体模型与XGBoost模型进行模型集合,降低了单一模型的模拟偏差,使得整体预测更具准确性和可靠性;并且通过引入残差模拟,弥补了单一模型未能捕捉到的复式洪水的特征,进一步提高了复式洪水的模拟精度。

关键词： LSTM模型 XGBoost 模型集合洪水模拟舒家流域

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多站点多变量天气发生器:日降水与气温随机模拟

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水力发电学报 2025年第4期44卷 85-96页

作者：李新刘玲周义斌陈元芳河海大学水文水资源学院南京210024 河海大学中国气象局水文气象重点开放实验室南京210024 北京师范大学水科学研究院北京100875

构建时空相关、物理意义明确的水文气象场对水文模拟而言至关重要。本文耦合多变量一阶自回归模型、一阶马尔可夫链和K近邻模型构建了多站点多变量天气发生器,旨在更好地反映水文气象过程的时空相关性、变量间相关性和年际低频振荡特征... 详细信息

构建时空相关、物理意义明确的水文气象场对水文模拟而言至关重要。本文耦合多变量一阶自回归模型、一阶马尔可夫链和K近邻模型构建了多站点多变量天气发生器,旨在更好地反映水文气象过程的时空相关性、变量间相关性和年际低频振荡特征。基于所构建的天气发生器,对长江流域12个二级水资源分区日降水量、日最高和最低气温进行随机模拟,采用基础统计特征、相关性特征和年际变化特性等多种指标对模型进行综合评估。结果表明:除对部分站点的最大干旱期/湿润期长度和日最高及最低气温的一阶自相关系数存在一定程度的低估外,多站点多变量天气发生器能很好地重建观测气象场的各种特性指标。本文的研究结果可为分布式随机水文模拟提供参考。

关键词：多站点多变量随机天气发生器空间相关性变量间相关性年际变化特性长江流域

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台风“美莎克”致洪暴雨精细化特征及成因分析

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河海大学学报（自然科学版） 2022年第3期50卷 23-30页

作者：沈晓琳胡艺张恒德张芳华陈涛陈博宇宫宇国家气象中心北京100081 中国气象局河海大学水文气象研究联合实验室北京100081

为分析2020年台风“美莎克”致洪暴雨成因,利用自动气象站观测、风廓线雷达、NCEP再分析等资料,对暴雨的精细化特征进行诊断分析,并与2012年台风“布拉万”进行简要对比。结果表明:台风“美莎克”带来的降水具有风雨影响范围大、降水持... 详细信息

为分析2020年台风“美莎克”致洪暴雨成因,利用自动气象站观测、风廓线雷达、NCEP再分析等资料,对暴雨的精细化特征进行诊断分析,并与2012年台风“布拉万”进行简要对比。结果表明:台风“美莎克”带来的降水具有风雨影响范围大、降水持续时间长、降水呈非对称性等特点;“美莎克”在东北地区造成的强降水与它和西风带系统结合关系密切,北上台风进入我国东北地区后呈非对称性结构发展,台风西侧干冷空气的卷入和锋生区导致了其降水的持续和非对称性分布;“布拉万”与“美莎克”的大尺度环流均表现为“西低东高”的形势,但是“美莎克”环流的异常程度、系统随高度向西倾斜的程度及锋区强度均强于“布拉万”,因此降水也表现为持续时间更长、范围更大的特征。

关键词：致洪暴雨北上台风台风“美莎克” 非对称性冷空气锋生

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郑州“7·20”暴雨的精细化特征及主要成因分析

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河海大学学报（自然科学版） 2022年第5期50卷 1-9页

作者：任宏昌张恒德国家气象中心北京100081 中国气象局-河海大学水文气象研究联合实验室北京100081

为研究2021年7月20日郑州地区历史罕见暴雨洪涝灾害的精细化特征及其成因,基于实况观测和再分析资料,采用合成分析、距平分析等统计方法对此次暴雨过程进行了分析。结果表明:郑州“7·20”暴雨过程具有突发性极强、短时雨量极强、... 详细信息

为研究2021年7月20日郑州地区历史罕见暴雨洪涝灾害的精细化特征及其成因,基于实况观测和再分析资料,采用合成分析、距平分析等统计方法对此次暴雨过程进行了分析。结果表明:郑州“7·20”暴雨过程具有突发性极强、短时雨量极强、降水极端性突出的特征;200 hPa存在异常偏强且稳定的高空槽及高空冷涡,使暴雨区上空高层具备强的辐散条件;偏强偏北的副热带高压、台风“烟花”和“查帕卡”向暴雨区持续输送了大量水汽;郑州上空回波发展旺盛,且有对流性回波不断汇聚,呈现明显的“列车效应”;在地形作用下,郑州具备比周边更强烈的低层辐合及上升运动条件,对降水量的增幅起到了重要作用;高、中、低空极为有利的环流配置、极强的水汽条件,以及地形的增幅作用共同导致了此次致洪暴雨过程。

关键词：极端暴雨洪涝灾害水气输送列车效应地形影响郑州“7·20”暴雨

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基于多模式预报优选融合技术的短时定量降水预报

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河海大学学报（自然科学版） 2022年第5期50卷 10-15页

作者：曹勇张恒德郭云谦包红军徐成鹏赵威国家气象中心北京100081 中国气象局-河海大学水文气象研究联合实验室北京100081

为提升短时定量降水预报准确率,使其更好地支撑城市暴雨洪涝及中小河流洪水预报,基于多源数值天气模式预报值,构建了基于预报成员优选融合的短时(0~12 h)逐小时定量降水预报模型,模型由单模式百分位映射订正技术模块、模式订正预报成员... 详细信息

为提升短时定量降水预报准确率,使其更好地支撑城市暴雨洪涝及中小河流洪水预报,基于多源数值天气模式预报值,构建了基于预报成员优选融合的短时(0~12 h)逐小时定量降水预报模型,模型由单模式百分位映射订正技术模块、模式订正预报成员实时优选技术模块、预报成员实时融合技术模块和融合预报的百分位映射订正技术模块4个技术模块组成。以河南省为例对模型进行检验,结果表明:模型预报降水分布和强度随着预报时效临近更接近实况降水;模型提前6 h预报出郑州“7·20”暴雨最强时段降水的落区和强度;在2021年1—9月降水预报对比检验中,模型预报准确率高于任意单模式订正预报和原始模式预报,且准确率随着预报时效的临近逐步提高。

关键词：短时定量降水预报多数值模式预报成员优选最优融合河南省

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长江中下游一次暖区极端致洪暴雨特征及天气学成因分析

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河海大学学报（自然科学版） 2022年第5期50卷 16-24页

作者：张芳张芳华张恒德杨舒楠包红军国家气象中心北京100081 中国气象局-河海大学水文气象研究联合实验室北京100081

基于多源观测资料和再分析资料,采用天气学诊断分析方法研究了2019年5月长江中下游地区发生的一次致洪暴雨的特征及主要成因。结果表明:该次极端致洪暴雨过程是在稳定的“西低东高”天气形势下,由持续时间长的短时强降水累积而成,具有... 详细信息

基于多源观测资料和再分析资料,采用天气学诊断分析方法研究了2019年5月长江中下游地区发生的一次致洪暴雨的特征及主要成因。结果表明:该次极端致洪暴雨过程是在稳定的“西低东高”天气形势下,由持续时间长的短时强降水累积而成,具有明显的中尺度和阶段性特征。直接造成极端暴雨的中尺度对流系统在低空急流前沿不断新生东移,表现出明显的“列车效应”和准静止特点。过程中低空急流和超低空急流异常强盛,为极端暴雨提供了持续有利的水汽和对流不稳定条件,特别是整层高湿、较低的抬升凝结高度和较大暖云层厚度有利于提高降水效率,产生雨强较大的短时强降水;高低空急流耦合是强降水发生发展的重要动力机制,强垂直风切变区与暴雨落区有较好的对应。

关键词：极端致洪暴雨低空急流列车效应降水效率长江中下游

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