雨量站网布设对水文模型不确定性影响研究

应用新安江模型,以呈村流域为例,通过改变雨量站网的密度及同密度下的站点分布,比较分析不同雨量站网布设方式下水文模型的不确定性.结果表明:增加雨量站网密度能提高径流模拟精度,从而减小水文模型的不确定性,但雨量站达到一定数量之后,精度提高的趋势减缓;同站网密度不同位置组合的布设方式也会影响模拟精度.     

雨量站网密度对不同气候区月径流模拟的影响

降水资料的收集是流域水文模拟中非常繁重的工作,流域内雨量站点的适当选取对开展大尺度水文模拟及气候变化影响评价研究具有重要意义。根据分别位于干旱半干旱气候区和湿润半湿润气候区的两个流域的资料,利用月水量平衡模型分析了雨量站网密度对月水文过程模拟的影响。结果表明:雨量站密度对面平均降水量的计算有一定影响。对于湿润地区,月水文过程模拟精度随雨量站网密度减小而降低,但若站网密度高过某一阈值（淮河息县以上约1 000 km2/站）,模拟效果并不会显著提高。但对干旱半干旱地区,站网密度与水文模拟精度没有明显的关系,而主要暴雨产流区的雨量站点资料对水文模拟非常重要。由不同站网密度计算的面平均降水量差异对水文模拟的影响可以通过参数优化在一定程度上得到改善。     

粒子群算法优化BP在降雨空间插值中的应用

为更好地表达降雨量的空间分布,将粒子群算法(PSO)优化后的反向传输(BP)神经网络分别运用于三峡区间流域日、月和年降雨量的空间插值中,并与单纯BP神经网络和克里金的插值效果作对比。研究结果表明:在日和年的时间尺度上,PSO-BP插值性能较BP有明显改善,且优于克里金的插值效果;在月时间尺度上,PSO-BP插值效果与BP接近且优于克里金。因此,PSO-BP能较好地揭示降雨量在空间的分布规律,也具备在不同时间尺度上对降雨量进行空间插值的能力,是一种较优的降雨空间插值方法。     

城市暴雨内涝计算中降雨插值算法的选取

城市暴雨内涝计算的精度取决于暴雨数据的准确性。分别采用反距离加权插值、样条函数插值、克里金插值三种方法,对郑州市暴雨数据进行插值精度比较、交叉检验结果精度分析,并在城市暴雨内涝计算中对三种降雨插值结果进行验证。结果表明:克里金插值结果要优于反距离加权插值和样条函数插值结果,能够满足区域暴雨内涝灾害计算的精度要求。     

雷达估算和雨量站插值降水精度的对比分析

以武汉多普勒天气雷达(CINRAD/SA)及其有效探测范围内的气象站和水文站的雨量观测资料为基础,运用集对分析方法确定雷达估算降雨场的Z-I关系,通过对雷达估算降雨和雨量站网格插值降雨进行对比分析,发现雷达估算降雨的精度要高于雨量站对网格降雨插值的精度,随着与被插值网格距离的增加,插值的误差随之增大。     

包头地区雨量站网现状与发展的思考

长期以来,包头地区雨量站网存在难以解决的诸多问题,根据实际情况,文章对现状作了分析,提出改善站网的一些新思路。     

新安江流域降雨量空间插值方法和参数筛选

选取新安江流域48个雨量站点2000-2010年的降雨量数据以及地理地形资料,利用反距离权重(IDW)、径向基函数(RBF)、普通克里金(OK)和残差克里金(RK)方法进行插值,根据交叉验证结果筛选最佳的方法和参数.结果表明:年尺度上,考虑高程、纬度等地形因子影响的RK方法插值精度最高,然后是IDW,OK和RBF;邻近站点的搜索策略对IDW插值精度影响较大;考虑各向异性的OK法插值精度较高,模型之间的差别不大.月尺度上,IDW法对降雨量丰富的月份插值精度较高;RBF对降雨较少且分布均匀的月份插值效果好;数据越符合正态分布,OK法的插值精度越高;RK方法则适用于降雨与地理因素相关性好的月份.     

聊城市雨量站网密度对报汛的影响分析

通过对聊城市降水分布特点和雨量站网分布情况的总结,分析聊城市不同雨情监测站网密度情况下对雨情报汛精度的影响,并提出高密度雨量站网对于决策防洪提供优质、高效的水文信息有着重要意义。     

雨量插值方法对BTOPMC模型及洪水模拟的影响

以BTOPMC为研究对象和平台,用最邻近插值法、算术平均法、引入面积权重的泰森多边形法、引入泰森多边形的距离反比加权法4种不同的降雨空间插值方法,对3个小流域进行了洪水模拟,分析了各插值方法对模型参数、模拟精度、洪水洪峰流量、峰现时间等的影响。结果表明:引入泰森多边形的距离反比加权法在各插值方法中表现较好,对各流域各场洪水洪峰流量的模拟精度较高,模拟洪峰时刻与其他几种方法相比更接近实测洪峰时刻;BTOPMC模型原有的最邻近插值法在对模型参数进行率定时Nash效率较高,但在验证时比另外3种插值方法低;引入面积权重的泰森多边形法在模拟中表现不稳定。     

新安江模型参数变化对流域降雨径流过程的影响分析

水文模型可以模拟自然流域的降雨径流过程,在降雨径流过程模拟中,水文模型参数的选择往往会影响模型对流域径流过程的模拟效果.针对新安江模型,以陕西黑河金盆水库流域为研究流域,分析新安江模型参数变化对模拟流域降雨径流过程的影响,以确定新安江模型参数的敏感程度,从而服务于研究流域的汛期水文预报参数修正.模拟结果表明:在研究流域新安江模型参数中KKSS、KKG、WLM、WDM、kg、k为敏感参数,对模拟流域降雨径流过程的影响较大;参数WUM、IMP、B、c、SM、EX为不敏感参数,对模拟流域降雨径流过程影响较小.     

基于空间插值算法的阳宗海夏季水质参数空间分布规律研究

水质参数是分析湖泊生态环境的重要指标。由于基于离散采样点的传统水质参数统计法不能详细分析湖泊水质参数的空间分布规律,采用了克立格(Kriging)和反距离加权(Inverse Distance Weighted,IDW)空间插值算法对阳宗海夏季水质参数指标(pH值、总叶绿素、浊度、溶解氧、电导率和藻蓝蛋白)进行空间分布规律研究。试验结果表明:阳宗海夏季表层水体的循环周期较长、空间异质性较高,尤其是总叶绿素含量、浊度和藻蓝蛋白含量;阳宗海南岸受到人为生活扰动和污染较为严重,藻蓝蛋白和溶解氧的浓度均较高;阳宗海北岸受到人为工业污染更为明显,表现为浊度在该区域达到峰值;阳宗海夏季表层水体的电导率和pH值更多地受到了治理砷污染而大量喷施的絮凝剂影响。研究成果为阳宗海水环境评估和综合整治提供了理论依据。     

广州市降水量空间插值方法研究

采用广州市境内及周边的55个雨量站点的2015年年累计降水量数据,选取9种空间插值方法对广州市年降水量进行了空间插值,将插值估算结果与检验点作对比分析,并对广州市2015年降水量的时空分布特征进行分析。综合分析得出:广州市降水量的空间插值方法误差顺序为KSNNRBFLPIKrigingSplineIDWGPIDK;KS雨量等值面光滑,没有出现"牛眼"和边界突变,计算方便快捷,估算结果准确,在广州市雨量空间插值中获得很好的效果。分布特征表现为:广州市降水量空间分布由北向南呈现明显递减的分布规律,高值区在流溪河流域,在2 500 mm以上,低值区在南沙区,在1 500 mm以下。其他区域基本在2 000~2 300 mm。     

利用雨量雷达构建面雨量自动监测系统

雨量雷达是专门适用于气象目标中降雨量定量测量的雷达设备,高分辨区域面雨量自动监测系统则是应用雨量雷达进行区域内雨量监测,监测系统通过雨滴谱仪与模型算法解决衰减订正和雨量数据计算准确度问题,可以方便地获得区域内的降雨分布情况和有效的降雨量,与常规单点雨量定量测量相比,在较大区域内测量雨量,整体上精度高,成本低。经过大理监测区域的验证,面雨量自动监测系统具备较高的测量精确度,具有较好应用前景。     

年风能发电时间的空间变异性研究

以半方差函数和克里格插值为基础,利用GS+与Surfer软件对某地区的风能发电时间进行了空间变异性研究,并绘制了空间分布图。结果表明:风能发电时间样本数据符合正态分布规律,可以用克里格方法进行插值分析;研究区年风能发电时间均值为1 912.8 h,属于风能可利用区;样本变异系数为0.098,属于弱变异强度,表明风能发电时间的空间分布较为均匀。研究结果为区域风能资源的开发与利用提供了重要参考。     

降雨信息空间插值研究评述与展望

降雨空间分布对于区域水文模拟、水资源规划与管理、旱涝灾害评估以及生态环境治理等均具有基础性的科学研究意义,是水文水资源学科中的热点研究课题之一。本文主要从方法论的角度评述了微观层面的降雨信息空间插值研究进展,首先探讨了确定性方法与空间统计学方法各自的优势与局限性,最后着重论述了利用信息熵的理论与方法研究降雨信息插值的科学基础,以及对其可行性、合理性和技术特征予以了展望。     

基于随机-关联空间插值法的工程岩体力学参数确定

岩体力学参数在空间上存在的结构关联性和随机不确定性是影响工程岩体力学参数设计取值的客观因素之一。基于地质统计学理论,提出随机-关联空间插值法,在工程岩体力学参数概率分布未知的情况下,利用样本矩替换母体矩,描述工程岩体力学参数的随机性,利用变差函数描述样本点之间、样本点和插值点之间的工程岩体力学参数关联性,建立岩体力学参数的空间分布模型,并通过克里格法对场地中的工程岩体力学参数进行空间插值。结合工程实例,在力学参数概率分布未知的情况下建立其概率分布模型;选择不同数量的有效样本对比分析该方法本身对样本数量的依赖性问题;探讨该方法的应用范围以及针对其他情况提出的相应措施,为后续研究打下基础。与试验结果对比,工程实际中3种不同样本的岩体力学参数指标相对误差分别为4.2,4.4,5.3,估值结果可作为工程设计取值的参考依据。     

赣江流域1986—2015年降雨侵蚀力时空变化特征

降雨侵蚀力反映了降雨引起土壤侵蚀的潜在能力,是评价区域土壤侵蚀风险的重要指标。基于赣江流域及其周边27个气象站点1986—2015年逐日降雨量资料,利用Mann-Kendall法、累积距平法及Kriging插值法,对赣江流域降雨侵蚀力时空变化特征进行了研究。结果表明:赣江流域近30 a降雨侵蚀力的平均值为9 824.55 MJ·mm/(hm²·h),2002年达到最大值13 234.72 MJ·mm/(hm²·h),2003年最小,为6 769.16 MJ·mm/(hm²·h),降雨侵蚀力与降雨量变化过程基本一致,相关系数达到0.965(P<0.01)。赣江流域近30 a降雨侵蚀力总体上表现为不显著的增长趋势,在吉安、井冈山、遂川地区存在一个高值中心,增长趋势明显;赣江流域四季、汛期、非汛期降雨侵蚀力变化趋势均不显著,但高、低值中心不尽相同。研究成果将有助于进一步探讨赣江流域土壤侵蚀的形成以及演替过程、土壤侵蚀危险性评定及制定科学的土壤侵蚀防治措施。     

Spatial Distribution and Seasonal Variability of Rainfall in a Mountainous Basin in the Himalayan Region

The average distribution of precipitation provides essential input for understanding the hydrological process. The role of complex topography in mountainous basins makes the spatial distribution of precipitation different than the plain areas. Besides the rugged topography, the Himalayan basins also face the problem of limited physical accessibility and data availability. In this study, seasonal and annual distribution of rainfall with elevation and distance from the lower most station (Akhnoor) has been studied for the Chenab basin (western Himalayas). The study basin covers all the three ranges i.e. outer, middle and greater Himalayas. The rainfall stations are grouped into windward and leeward categories. The trends of spatial distribution of rainfall are discussed in detail. Attempts are also made to investigate the impact of reduced network on the mean annual rainfall of the Chenab basin. A reduction in rain gauges from 42 to 19 has resulted in an increase in the estimate of mean annual rainfall by 14% with respect to the estimate obtained using 42 stations network.