摘要：针对水文资料缺乏流域机器学习模型建模困难的问题,本文提出了基于长短期记忆神经网络(LSTM)的区域化洪水预报方法。对水文气候相似区内各流域的水文及地形地貌特征数据进行归一化处理,以消除局地因素的影响,从而构建相似区内建模统一数据集,扩大样本数量,为建立乏资料流域洪水预报模型提供了可能。本文选择胶东半岛作为研究区进行应用研究。为验证区域化模型在不同场景中的应用效果,设计了预报流域数据不参与建模,而仅根据区域内其他流域资料建模(区域化模型Ⅰ),以及预报流域的部分数据参与建模(区域化模型Ⅱ)两种情景;此外,选取仅根据预报流域数据训练的单流域模型作为基准模型进行对比分析。结果表明,对本次研究的水文资料短缺流域,两种区域化模型均取得了较好效果,且都优于单流域模型。相较而言,考虑了预报流域数据的区域化模型精度更高,说明在区域化LSTM构建中融入预报流域的数据,可进一步提升区域化模型的精度。研究成果可为乏资料地区的洪水预报提供参考。

摘要：研究水文要素的演变规律及其变化归因,对于水资源管理及洪旱灾害防治具有重要意义。以山东省蒙阴流域为研究区域,采用线性趋势法、Mann-Kendall趋势检验法、Pettitt检验法和BG启发式分割算法,对1970~2020年汛期降水量、最大1 d洪量和年最大洪峰模数进行趋势和突变检验,对比2010~2020年降雨径流关系与山东省已有水文图集成果,对蒙阴流域水文要素演变规律及其归因进行分析。结果表明,蒙阴流域1970~2020年各水文要素均未发生显著突变,汛期降水量呈不显著上升趋势,最大1 d洪量和年最大洪峰模数呈不显著下降趋势;与已有水文图集成果相比,在相同的降雨条件下,蒙阴流域现阶段次洪径流深呈减小趋势;蒙阴流域水文要素演变受水库工程影响较小,土地利用变化和社会经济发展是其主要驱动因素。

摘要：水文过程受众多自然和人为因素影响,决定了其变化的极端复杂性,表现为确定性的动态规律与不确定性的统计规律共存。水文不确定性分析的理论和方法在认识水文规律中发挥着重要作用,其中贝叶斯作为一种主要理论方法在水文水资源相关问题的研究中得到了较广泛的应用。本文评述了贝叶斯理论在水文频率分析、水文预报、确定性和不确定性方法耦合等研究中的进展,对基于贝叶斯理论的水文不确定性重点研究内容进行了展望。

摘要：气候变化及人类活动影响的加剧,改变了水文极值系列产生的平稳性条件,给现行水文频率分析计算方法带来挑战,亟需发展非平稳性条件下的水文频率分析理论与方法。讨论了等可靠度法的基本思想,拓宽了该方法在变化环境下工程水文设计方面的应用,以解决变化环境下工程水文设计值中的两类问题:(1)对于待建工程,依据非平稳性的水文极值系列,如何推求给定标准的设计值;(2)对于已建工程,如何协调/调整已建工程的洪水设计值,以适应变化环境对其产生的影响。以黄龙滩1956—2014年共59年的15日洪量系列为对象,对等可靠度法进行应用示例研究,并分析了参数估计不确定性对水文设计值的影响。结果表明,在非一致性条件下,给定设计标准下的水文设计值随着工程设计使用年限的变化而变化,且设计值估计的不确定性随着工程设计使用年限的增加而增大。

摘要：系统总结了国内外在变化环境下单、多变量水文设计值计算及计算成果不确定性评估三方面的研究成果,重点评述了基于水文极值系列重构、分布函数加权综合和变参数概率分布模型3类单变量水文设计值计算方法,分析了考虑边缘分布非一致性和结构参数非一致性的变参数联合分布函数模型,指出一致性条件下多变量重现期和设计值计算方法无法应用于非一致性条件下的多变量情景。提出了变化环境下水文设计值计算领域需进一步深入研究的问题,包括已建工程设计洪水复核调整、多变量情形下组合设计值计算、计算成果可靠性评估等。

摘要：针对平稳性条件下洪峰-洪量组合设计值计算方法不适用于变化环境下非平稳性情形这一难题,基于时变Copula函数,构建了可综合考虑洪峰-洪量边缘分布非平稳性和变量间相关结构非平稳性的时变动态Copula多维联合分布模型,分析了洪峰-洪量联合分布规律随时间的非平稳性演变特征;基于等可靠度法和条件期望组合法,提出了变化环境下非平稳性洪峰-洪量组合设计值计算方法,实现了变化环境下指定重现期对应洪峰-洪量期望组合设计值的推求。以黄龙滩站洪峰和年最大7 d洪量系列为例进行了实例分析,结果表明,洪峰-洪量联合分布规律随时间变化显著,指定重现期对应洪峰-洪量设计值的期望组合受工程使用年限影响,随使用年限的增加呈减小趋势。

摘要：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。

摘要：变参数概率分布模型是描述变化环境下非平稳性水文极值系列的概率分布特征的重要方法之一,分析多个变参数概率分布模型的拟合效果,优选确定采用的模型。但由于变参数概率分布模型的参数变化规律未知,最优拟合的模型也未必能精准地代表非平稳极值系列的概率分布特征,导致依据单一最优拟合模型计算的结果不可避免地存在不确定性。鉴于此,提出对多模型的计算结果进行综合,即构建多套变参数概率分布模型,基于赤池信息准则选取拟合最优的若干模型,采用等可靠度方法推求基于各选定模型的水文设计值,并对不同模型的估计结果进行加权综合获得综合设计值,以降低模型选择对水文设计值产生的不确定性影响,增强水文频率分析计算结果的可靠性。

摘要：非一致性水文频率分析中,为了刻画未来环境变化对水文极值分布函数的影响,常假定分布函数中的分布参数随时间或其它因子变化,这就导致了某一量级洪水在未来发生的可能性每年均不同,是随时间变化的,使得现行水文频率分析框架中熟于理解的重现期/设计值概念难于应用。为此,提出"等可靠度"概念,即假定在工程的设计使用寿命期内,非一致条件下的频率分析结果与平稳条件下的成果应具有相同的水文设计可靠度,由此可以继续采用现行水文频率分析框架中的重现期与可靠度的概念探讨非一致条件下频率分析中设计值的估计问题,并建立了一致/非一致性条件下计算方法的联系,保证了非一致性条件下水文设计成果与现行工程采用的成果之间的衔接与协调。

摘要：水文中往往需要研究水文变量在空间上的分配规律,同频率地区组成法是目前解决该问题的一个重要方法,但其中仍有一些理论问题悬而未解。以"上下同频、区间相应"的组成方案为例,区间相应量的频率C与"同频"中设计频率P之间的大小关系,无法判断,目前尚无理论证明。因此,对正态分布和P-Ⅲ分布,分别通过理论推导和统计试验途径,明确了C与P之间关系。对设计洪水问题,根据"上下同频、区间相应"求得的区间相应洪量,其频率C将大于设计频率P;对径流或枯水设计问题而言,区间径流量的频率C将小于设计保证率P。研究结果从理论上进一步明晰了同频率地区组成法中相应量的频率问题。