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水电能源科学
水电能源科学

邴凤山 张勇传

月刊

1000-7709

sdny@mail.hust.edu.cn

027-87542126

430074

武汉市洪山区珞瑜路1037号华中科技大学内

水电能源科学/Journal Water Resources and Power北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊主要报道水、电、能源及相关学科的新理论、新技术、新方法及工程应用成果，适当报道经验交流、技术革新和技术改造，涉及水电、电气与电子、能源与动力、土木与力学、环境工程、控制工程、计算机等多个学科。读者对象为从事水、电、能源开发与研究、生产、建设、设计施工、教学的科技和管理人员及大专院校师生。
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    基于相似性聚类分析的半干旱流域水文模拟与预报研究

    蒋春源张汉辰徐小涵孙袁媛...
    1-5页
    查看更多>>摘要：干旱半干旱地区的中小流域降雨特征复杂、下垫面特征多变，水文模拟精度较低。为提高分布式水文物理模型在旱区模拟预报精度，基于宁夏南部半干旱地区黄家河流域1981～2017年水沙数据，考虑前期雨量和最大雨量对超渗地面径流量的影响，以多个时段前期累积雨量特征值、最大雨量特征值和不同洪水重现期为变量进行聚类分析，对洪水进行分类，利用CASC2D-SED模型进行水沙模拟，预报场次通过直接移植各类别模型敏感参数进行模拟预报。结果表明，基于CASC2D-SED模型的黄家河流域水沙模拟精度较好，平均纳什效率系数洪量值为0。74，平均纳什效率系数沙量值为0。67，模型产流模拟精度要高于产沙模拟精度。基于聚类分析后，预报场次直接移植各类别模型参数预报结果较好，平均纳什效率系数洪量值、沙量值精度分别提高了0。07、0。01。

    黄家河流域CASC2D-SED模型K-均值聚类水沙模拟

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    淮北平原五道沟地区降雨产流影响因素及变化规律研究

    王婉婉杜富慧朱信泽周超...
    6-9,18页
    查看更多>>摘要：利用五道沟实验站1972～2021年106场次降雨径流实测资料，采用回归分析法，开展了不同级别次降雨量P(暴雨、大雨、中雨)、雨前地下水埋深H0(Ⅰ级(0～0。4 m)、Ⅱ级(0。4～0。8 m)、Ⅲ级(0。8～1。2 m)、Ⅳ级(>1。2 m))和前期影响雨量Pa(Ⅰ级(17%～20%)、Ⅱ级(20%～23%)、Ⅲ级(23%～26%)、Ⅳ级(>26%))不同情景对产流的影响研究，并构建了多元回归计算模型。结果表明，次降雨量对降雨产流的影响起主要作用，其次为雨前地下水埋深和前期影响雨量;不同降雨级别下，暴雨情景次降雨量与径流呈二次曲线函数关系，大雨情景呈三次曲线函数关系，中雨情景在长时段连绵降雨型且P>35 mm、Pa>20%、H0<1。0 m条件下才可产流，呈三次曲线函数关系;在Ⅰ、Ⅲ级雨前地下水埋深情景中，次降雨量与径流均呈三次曲线函数关系，Ⅱ级呈二次曲线函数关系，Ⅳ级呈线性函数关系;在Ⅰ级前期影响雨量情景中，次降雨量与径流呈幂函数关系，Ⅱ级呈三次曲线函数关系，Ⅲ、Ⅳ级均呈二次曲线函数关系;通过统计分析降雨实测数据，径流深最终可表示为次降雨量、雨前地下水埋深和前期影响雨量3因素的函数关系，并建立了暴雨、大雨及中雨情景径流计算模型，拟合优度R2 均大于0。80，可用于淮北平原降雨径流预测。

    降雨产流降雨级别雨前地下水埋深前期影响雨量淮北平原

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    基于随机森林算法的干旱区地表水体时空演变特征研究

    李奋华杨文举康德奎李钊钊...
    10-13,18页
    查看更多>>摘要：为准确掌握干旱区地表水体空间分布及动态变化情况，探明研究区地表水体时空演变来源，运用随机森林算法对干旱区的土地利用状况进行分类，并基于遥感数据制作了土地利用分类图。以讨赖河流域为经典研究区，通过土地利用转移矩阵分析，揭示了讨赖河流域地表水体的时空演变特征。结果表明，2016～2018年，流域地表水体面积由7 451。37×104m2 增长到8 235。09×104m2，地表水体转出面积为366。48×104m2，地表水体转入面积为1 150。2×104m2，面积增长主要来源为裸地、草地、农田;2018～2020年，地表水体面积由8 235。09×104m2 增长到9 640。98×104m2，相较于2016年，地表水体面积净增长率为179。39%，面积增长主要来源为裸地、草地、冰雪。该流域地表水面积呈逐年上升趋势，地表水面积增长主要来源为裸地及草地，转入贡献率超过84。87%，该研究为干旱区地表水体数字化监测及水土资源的合理利用提供了科学参考。

    干旱区地表水体土地利用时空演变随机森林算法

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    四川省降水事件的日内变化规律研究

    唐澜瑜张文江覃光华黎小东...
    14-18页
    查看更多>>摘要：强降水是四川省山洪的重要诱因，评估其日内变化规律可为山洪灾害防御提供支撑。基于6 725个站点的小时降水资料，采用空间分区、时间分段等方法，研究了四川省降水事件的日内变化规律及空间特征。结果表明，四川省总体降水日内分布，可分为夜晚型(盆周山地及川西)、凌晨型(川南和攀西)和昼间型(川北);短历时降水事件频繁，1～3 h降水多现于凌晨和下午，强度较大，而历时>3 h降水则以凌晨偏多;降水事件峰现以凌晨占比最大(>62%)，常在5 h内出现峰值;降水事件开始时刻随海拔升高而提前。研究揭示了四川盆地周边山前地带夜间降水频次高、强度大的特点，应高度重视该地带夜间强降水事件诱发山洪灾害的风险。

    水文气象降水事件日内变化夜雨暴雨山洪四川省

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    台风"杜苏芮"期间六种卫星降水产品的监测能力评估

    游诗芹李莹杨传国孙爱立...
    19-23页
    查看更多>>摘要：高时空分辨率卫星降水数据对于监测台风强降水及防御暴雨洪水灾害至关重要。针对2023年台风"杜苏芮"造成的高强度降水，以地面气象站观测资料为基础，分析GSMaP_MVK、GSMaP_Gauge、IMERG_Early、IMERG_Late、FY-2G、FY-2H六种卫星降水产品的时空分布误差特征，并进行综合评估。结果表明，六种卫星降水产品对整场台风降水量的时空分布特征表现较好，其中GSMaP、FY-2G综合表现最佳，IMERG对低雨强表现较好，而FY-2H评价效果不佳;对高雨强时段，GSMaP、FY-2G监测能力较强，但各卫星降水产品仍存在不确定性;由于反演算法和数据校核等原因，非准实时卫星降水产品的评估结果优于准实时产品，而在准实时产品中FY-2G表现最优。

    卫星降水监测能力精度评估风云卫星台风"杜苏芮"

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    永兴岛GPM-IMERG降水数据空间降尺度研究

    苗聪聪闫金凤
    24-27,45页
    查看更多>>摘要：高时空分辨率的降水栅格数据是多种水文模型和气候模型的重要输入数据。引入经度、纬度、温度、风速和比湿作为解释变量，基于多元线性回归、长短期记忆递归神经网络(LSTM)和随机森林(RF)模型对GPM-IMERG降水数据进行降尺度。以永兴岛三沙气象站的测量数据为真实值，选取偏差(Bias)、相关系数(R)、均方根误差(RMSE)以及平均绝对误差(MAE)对原始GPM-IMERG降水数据和降尺度数据进行精度验证。结果表明，在日尺度上，GPM-IMERG降水数据与气象站实测降水数据之间偏差为-0。004 mm，平均绝对误差为3。537 mm;通过GPM-IMERG降尺度得到永兴岛10 m空间分辨率降水数据;RF模型降尺度结果精度最高，相较于原始GPM-IMERG降水数据均方根误差和相关系数分别提高了46。9%、30。1%。本研究可以在气象站稀少的情况下，为岛礁获取高空间分辨率降水数据提供了一种新的思路。

    GPM-IMERG降尺度机器学习南海岛礁

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    中国南方地区持续性暴雨特征及其影响因子分析

    于虹周朝荣张海涛
    28-31,121页
    查看更多>>摘要：以中国南方5省持续性暴雨为例，通过改进的区域持续性暴雨的定义，基于气象站点观测资料，找出我国南方地区持续性暴雨事件，并分析其特征及可能的影响因子。结果表明，南方地区持续性暴雨事件主要发生在每年的5～8月，通常持续3～5 d，主要集中在广东省、广西及贵州省南部，并且其影响范围呈显著增加趋势;同期西北太平洋海温与南方地区暴雨日数呈显著正相关关系，构建西北太平洋海温指数，并将同期大气环流与海温指数进行回归，发现当西北太平洋海温偏高时，西太副高偏弱，同时，贝加尔湖北部500 hPa位势高度正异常，其环流维持850 hPa异常北风输送至南方地区，使得南方地区水汽辐合、大气上升运动增加，易导致暴雨发生，海温异常高低年份的大气环流合成分析进一步证实了这种环流异常。

    南方地区区域持续性暴雨影响因子西北太平洋海温环流异常

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    基于降雨过程识别的山洪灾害动态预警模式

    原文林景博慧唐彦杰张帅虎...
    32-36页
    查看更多>>摘要：针对传统设计雨型忽略降雨的随机性和多样性导致的山洪灾害预警"空报"、"漏报"问题，提出了基于降雨过程识别的山洪灾害动态预警模式。首先，利用 WRF模式进行降雨总量预报，并通过k-means聚类分析方法构建特征雨型库，以"形相似"、"量相似"为基础设置相似度公式，实现在降雨信息不完备条件下对降雨过程的动态识别;其次构建中小流域HEC-HMS模型，基于识别的模拟降雨过程进行降雨-径流过程模拟，由防灾对象控制断面成灾流量与模拟洪峰对比发布山洪灾害动态预警。以我国北方新县小流域为例进行验证分析，结果表明该方法识别的模拟降雨过程更贴合实际降雨，并且随着信息完备程度增加，在第3时段NSE系数已超0。8，提高了预警精度，有效缓解了"空报"、"漏报"问题;同时该预警模式在降雨结束前2 h发布预警相较于传统预警模式延长了预见期，为山丘区流域山洪灾害防灾救灾提供了理论支撑。

    山洪灾害雨型降雨识别HEC-HMS模型动态预警模式

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    近30年云南暴雨洪涝灾害时空分布特征

    李宝芬张坤余守龙王东升...
    37-40,81页
    查看更多>>摘要：基于以县为单位收集的云南省1990～2020年3 951场次暴雨洪涝灾害资料，采用数理统计、Morlet函数小波变换、ArcGIS平台三维透视图等方法分析近30年暴雨洪涝灾害时空分布特征。结果表明，近30年来云南省暴雨洪涝灾害频次呈线性增加，少灾年组与多灾年组交替出现;农作物受灾面积、房屋倒塌、死亡人口呈线性减少，直接经济损失呈线性增加，但直接经济损失占当年全省 GDP的比例呈线性减少。灾害发生频次周期特征明显;县域尺度空间分布区域性明显;发生频次最多、最少区域与受灾最重、最轻区域具有较高重合度。各项暴雨洪涝灾害指标中州(市)分布趋势为滇东北昭通市均为最高值，滇西北迪庆州均为最低值，表现出人类活动是影响暴雨洪涝灾害程度的重要因素;研究结果可为防灾减灾对策研究、暴雨洪涝灾害风险评估以及区划提供支撑。

    暴雨洪涝灾害线性趋势Morlet小波分析三维透视图

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    基于流域—河段—村落的山洪灾害递进式风险评价模型及应用

    侯越桑国庆刘阳张海坤...
    41-45页
    查看更多>>摘要：山丘区沿河村落山洪灾害多由暴雨引发，同时受流域、河段、人类活动等因素影响，对其进行风险评价是山洪灾害防御的前提。对此，提出了"流域—河段—村落"综合风险评价单元，基于山洪灾害形成机制，从流域、河段、村落3个方面选取16个指标，构建了山洪灾害风险指标体系;引入随机森林算法，建立流域—河段—村落递进式风险评价模型，并采用历史山洪灾害样本数据进行训练，在此基础上通过基尼指数来分析各指标的重要性。以潍坊市1 105个沿河村落进行应用实践，结果表明，基于随机森林风险评价模型的准确度达82。47%，具有较高的准确性;流域、河段、村落各层面指标贡献度分别为30。79%、43。40%、25。81%，表明每个风险进程层面均产生一定的影响。

    山洪灾害风险评价递进式随机森林模型沿河村落

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