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基于机器学习和水文模拟的不同山洪类型行为特征指标预测
1
作者 翟晓燕 李淼 +2 位作者 刘昌军 张永勇 刘星 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2025年第6期1468-1479,共12页
为准确预测山洪事件的变化特性,采用8个洪水行为特征指标刻画山洪事件的量级、时间、形态和变率等洪水特性,采用主成分分析和动态K均值聚类识别典型山洪类型,采用机器学习(多元线性回归和随机森林)及分布式水文模型(中国山洪水文模型)... 为准确预测山洪事件的变化特性,采用8个洪水行为特征指标刻画山洪事件的量级、时间、形态和变率等洪水特性,采用主成分分析和动态K均值聚类识别典型山洪类型,采用机器学习(多元线性回归和随机森林)及分布式水文模型(中国山洪水文模型)评估不同山洪类型行为特征指标的预测性能,并以我国南部3个山丘区小流域56场次洪水过程为例开展应用研究。结果表明:研究区分为2种山洪类型(46.4%和53.6%),类型1流量强度低、洪量集中、峰现早、涨洪快、落洪慢,类型2的洪水特性与之相反;水文模型的预测性能优于机器学习模型,水文模型对2种山洪类型的行为特征指标预测误差最小、相关性最高、稳健性最强,多元线性回归模型的预测误差最大、相关性最低、稳健性最弱;3种模型对类型1所有行为特征指标的总体预测误差均小于类型2,线性相关程度与类型2接近。研究成果可为山洪风险管理和早期预警提供技术参考。 展开更多
关键词 机器学习 中国山洪水文模型 洪水行为特征指标 动态K均值聚类 山洪类型
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中国山洪灾害时空分异特征及驱动因素 被引量：3
2
作者 王楠 程维明 +1 位作者 赵瀚 张洪岩 《地理学报》 北大核心 2025年第7期1801-1824,共24页
山洪灾害是威胁山区人民生命财产安全和社会经济稳定发展的重要因素。认识和理解山洪灾害的驱动因素及其时空分异特征对于山洪灾害防治具有重要的指示意义。地貌特征在不同尺度上对山洪灾害的发生与发展均具有重要影响。因此,本文基于19... 山洪灾害是威胁山区人民生命财产安全和社会经济稳定发展的重要因素。认识和理解山洪灾害的驱动因素及其时空分异特征对于山洪灾害防治具有重要的指示意义。地貌特征在不同尺度上对山洪灾害的发生与发展均具有重要影响。因此,本文基于1985-2015年中国历史山洪灾害记录,综合利用基于三级地势阶梯的地貌区划单元和基于成因的地貌类型特征,从季节、年际以及多年时间尺度对山洪灾害变化规律、驱动因素及其时空分异特征展开研究。结果表明,基于三级地势阶梯的宏观地貌区划单元能够有效刻画山洪灾害分布规律以及驱动因素的时空异质性,具体地,中国六大地貌分区内山洪灾害的年际变化规律具有一定的差异性,增加趋势最为明显的地区为西南高山区、东南丘陵区和青藏高原区,山洪灾害发生率的增长主要集中于夏季,其次为春季和秋季;基于成因的地貌类型能够帮助理解环境要素对山洪灾害的驱动作用,其中,侵蚀剥蚀山地和丘陵地区山洪灾害的主要驱动因素为温度、植被覆盖度、土壤质地类型和土地利用,喀斯特地貌区山洪灾害的主要驱动因素为温度、降水、土地利用和土壤质地类型,平原和台地区山洪灾害的主要驱动因素为土壤质地类型、降水以及土地利用。该研究结果能够帮助人们全面理解和掌握山洪灾害的历史发展规律,对进一步探索不同地貌类型条件下山洪灾害的发生发展机理具有一定的指示意义。 展开更多
关键词 山洪灾害 时空分异 驱动因素 地貌区划单元 地貌类型 中国
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基于Godunov型有限体积法的山区小流域洪水模拟数值方法
3
作者 符立强 李瑞青 +2 位作者 张升 王月玲 张永勇 《南水北调与水利科技(中英文)》 2026年第2期384-394,共11页
山区小流域洪水因其空间尺度较小、地形复杂且变化较大、水文监测站网稀疏和洪水流速较快等特点,亟须高精度、高效率的数值模拟技术来有效应对潜在的系统性风险。总结适用于山区小流域洪水精细化过程模拟的全二维水动力模型数值方法,系... 山区小流域洪水因其空间尺度较小、地形复杂且变化较大、水文监测站网稀疏和洪水流速较快等特点,亟须高精度、高效率的数值模拟技术来有效应对潜在的系统性风险。总结适用于山区小流域洪水精细化过程模拟的全二维水动力模型数值方法,系统梳理以Godunov型有限体积法为核心框架的数值方法,围绕山区小流域洪水过程模拟中地形突变、流态急变、非连续、非线性、非平衡及干湿界面动态变化等关键挑战,从基础算法和核心求解器方面探讨水动力模型数值方法的发展并分析其适用性和优劣势。在水动力模型的理论基础与数值格式的离散框架、黎曼问题及其界面数值通量解法、水力要素重构与源项离散化方法3个方面对已有研究进行概括总结。在此基础上,针对水动力模型在计算效率方面的挑战,概述计算效率强化算法和AI辅助建模技术在水动力洪水模拟领域的发展进程,并以NewFlood模型为例简述典型应用,最后展望山区小流域洪水水动力模型的未来发展方向和应用前景,以期为山区小流域洪水水动力模型的研究发展和铁路等基础设施洪水防御应用提供借鉴与参考。 展开更多
关键词 山洪 小流域洪水 全二维水动力模型 数值方法 Godunov型
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