基于VMD-GRU的大型灌区干旱预测模型研究

灌区干旱灾害的频繁发生严重制约了当地经济的发展,为了实现灌区内水资源的合理调配和利用,需对灌区未来的干旱情况进行有效预测,从而有针对性的采取预防措施降低干旱事件所造成的影响。基于“先分解,后重构”的思想,将能够对非线性、非平稳时间序列进行预处理的变分模态分解VMD(Variational Mode Decomposition)与门控循环单元网络GRU(Gated Recurrent Unit)相结合,建立VMD-GRU干旱预测模型,针对赵口大型灌区4个气象站点1981-2017年的逐月降水数据构建标准化降水指数SPI时间序列并采用所建干旱预测模型和3个单一预测模型对SPI值进行预测,研究采用3个月的时间尺度计算标准化降水指数SPI进行干旱事件识别和等级划分。结果表明：4个气象站点VMD-GRU干旱预测模型SPI值预测结果的平均相对误差在18.7%～20.6%之间,预测误差较为稳定。VMD-GRU干旱预测模型的平均绝对误差MAE、均方误差MSE、均方根误差RMSE均为4种模型中最小,不同气象站点的3个评价指标值均分别接近,所建模型不存在过拟合或者欠拟合问题。利用游程理论识别干旱历时和干旱...     

淠史杭灌区干旱推演及抗旱预案调控研究

水资源干旱是限制灌区可持续发展的关键因素。为提高灌区的干旱防治能力,使其更好的发挥其在节水、减灾方面的作用,以淠史杭灌区为研究区,通过划分水资源配置子单元和设置调蓄节点,采用公平性最优和供水缺水率最小作为目标函数,总量控制、供水能力、分质供水等作为约束条件,采用基于精英策略的非支配遗传改进算法求解,构建区域General Water Allocation and Simulation Model(GWAS)模型;以2022年为现状基准年,与2023规划年组合,分为连续干旱与不连续干旱两大类,基于灌区水资源“应急干旱三次平衡”调控思想,分析灌区水资源在不同干旱情景下缺水的基础上,展开水资源抗旱配置研究,推演分析不同抗旱方案下水资源供需平衡情况。结果表明：连续干旱年中,灌区2023规划年在情景Ⅰ（P=90%）、情景Ⅱ（P=80%）来水频率下,各乡镇配置单元均存在不同程度的缺水情况,区域总缺水率分别为35.1%、20.8%;不连续干旱年中,2023规划年在情景Ⅲ（P=50%）来水频率下,模型基准配置水量基本可以满足区域各乡镇水量需求,区域总缺水率为5.9%。经不同抗旱方案尾部泵站补水、调整作...     

基于温度植被干旱指数的云南干旱遥感监测

土壤水分是干旱监测的一个重要指标,应用中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据,利用归一化差值植被指数(NDVI)和分裂窗法反演的地表温度建立的NDVI-Ts特征空间中,得到温度植被干旱指数(TVDI),很好地表征了土壤水分的空间分布,从而实现干旱的监测。对云南省2009年1月、3月和2010年1月、4月干旱的时间、空间特性进行监测,监测结果表明冬春季旱情分布比较广,受旱面积均超过70%,其中重旱主要发生在滇西南和滇中北部,并且从冬季到春季,整个旱情均出现由南向北发展的趋势,发生干旱总面积在减少,但旱情等级在提高,春季重旱比冬季重旱面积大。应用相关研究成果对干旱监测结果进行验证,结果表明利用温度植被干旱指数(TVDI)进行干旱监测,干旱发生范围与实际干旱发生情况是基本吻合的,其中重旱的主要集中区域在空间分布上是基本一致的,监测结果可信,能够为相关决策部门提供有力的信息支持。     

基于SPI和云模型的海河平原区干旱特征研究

根据海河平原20个气象站1955-2019年逐日降水量计算了年尺度和季尺度的标准化降水指数(SPI),对各尺度不同等级的干旱频率及其时空特征进行分析;以年尺度SPI为样本,采用正态云发生器算法和多步还原逆向云变换算法构建云模型,分析了干旱的随机性和稳定性.结果表明,海河平原区干旱频率主要分布区间为[0.28,0.31]...     

两种气象干旱指标的应用比较研究

基于两种常用的气象干旱指标计算方法--Z指数和标准化降水指数（SPI指数）,改进了两种干旱指标的区域化计算方法。通过比较分析两种不同干旱指标方法,结果表明SPI指数与Z指数具有较好的一致性。同时,SPI指数计算较Z指数简单,资料容易获取,其借助概率密度函数转化计算,消除了降水资料的时空分布差异,具有良好的稳定性,能有效地反映区域的旱涝状况,为区域水资源评估及旱涝灾害预测预警提供了可靠的依据。     

基于Palmer指数的朝阳地区1952-2015年干旱演变特征研究

利用辽宁省朝阳市6个地区的气象站1952-2015年期间64年的逐日降水量、气温等气象数据计算其Palmer干旱指数,并应用小波分解对PDSI指数进行多分辨率分析,从而探究了该地区干旱发生等级、频次、覆盖范围、周期、突变等时间演变特性及发生规律,将为农业生产、抗灾预警、救灾措施制定等工作提供理论依据.研究结果表明,朝阳地区年干旱变化呈明显的5年小周期和10年大周期重复,夏季和秋季发生多次干旱突变,1980s突变较为明显;秋季的干旱情况最为严重、夏季的干旱次之、冬季和春季的干旱程度较轻;年、春、夏、秋、冬干旱发生频次分别为5.72、1.3、1.59、1.56、1.41个月;干旱覆盖范围分别为82.6%、38.0%、48.2%、47.9%和37.0%.     

基于SPI的辽宁省庄河市近35年干旱演变特性研究

庄河市是辽南地区的重要水源地,分析其干旱演变特性有利于该地区水资源的合理开发与利用,对于防旱减灾、合理布局产业结构具有重要的现实意义.本文根据庄河市1984年1月1日至2018年12月31日的逐日降水数据计算了1个月、3个月、6个月、12个月共4个不同时间尺度下的标准化降水指数(SPI),并基于SPI对该地区近35年的...     

基于标准化土壤湿度指数的贵州省农业干旱评价

在全球气候变化与人类活动影响不断加剧的背景下,干旱已成为制约我国社会经济可持续发展的关键因素,严重威胁了国家粮食安全、用水安全以及生态安全。基于中国气象局全球陆面再分析产品,提取了贵州省月尺度土壤含水量数据,计算了月尺度标准化土壤湿度指数,评价了该指数对农业干旱识别的适用性、对历史典型干旱过程模拟的准确性,分析了干湿长期演变趋势,统计了干旱最可能发生的时间。结果表明：月尺度标准化土壤湿度指数对研究区干旱的表征结果与中国水旱灾害公报的记录情况基本相符,不仅干旱历时描述准确,而且干旱强度判别合理;月尺度标准化土壤湿度指数具备较好的干旱过程监测能力,不仅能准确地模拟干旱发生、发展直至消除的全过程,而且还能实时地反映旱情的时间与空间变化特征,尤其是对重旱以上旱情过程监测方面精度更高;贵州省干湿演变规律特征明显,即自西向东呈现出由湿变干的总格局,其中,变湿地区主要集中在研究区西北部,而东南部等地变干趋势显著;贵州省干旱发生时间主要集中在春冬两季,其中,西北地区多发于1月份,东部及东南地区干旱多发于2月份,中部地区干旱多发于3月份与4月份,西南地区干旱多发于4月份。研究成果可为贵州省农业干旱评价与...     

干旱灌区封闭型和开敞型水文地质单元的水盐动态监测研究

通过对甘肃景电二期灌区地下水盐运移的连续监测资料的分析,研究了干旱灌区内封闭型水文地质单元和开敞型水文地质单元的地下水盐演化运移的态势。研究表明：干旱灌区内不同水文地质单元的水盐演化和运移均受控于灌区内的人工灌溉和土壤水入渗一蒸发过程,区域水盐的运移总体呈径流滞缓、局部水盐积累的特点。开敞型水文地质单元地下水盐呈振荡型变化,封闭型水文地质单元的汇水聚盐带地下水矿化度和土壤含盐量均呈逐年上升趋势,是灌区内土壤次生盐碱化形成的主要原因。     

灌区农业干旱评估指标分析及应用

主要对三种农业干旱指标，即降水量指标、供需水关系指标和Palmer干旱指标进行评述，并对三种指标进行实例应用。应用结果表明，Palmer干旱指标可以更准确地评估灌区的干旱情况。根据分析结果建立了以Palmer指标为基础的灌区干旱评估模型。     

灌区农业干旱模拟与灌溉效益评估

根据农田水量平衡原理，建立了灌溉条件下的干旱模拟模型。以湖北省某灌区旱作物棉花为例．模拟该灌区17年来棉花发生干旱的情况，根据模拟结果．通过对比分析了该灌区自然条件下和灌溉条件下的棉花、晚稻产量与干旱所造成的损失。对该灌区的灌溉效益进行了评估。     

大中型灌区可持续发展评价方法研究

针对河南省典型大中型灌区,对灌区运行中的问题进行专家论证,结合区域持续发展评价理论提出灌区可持续发展评价指标体系,运用层次分析、德尔菲法建立评价模型并提出一种操作性较强的评价方法及其评价标准"三级评价值法"。使用该模型对河南省典型灌区进行了评价,取得了合理和较为满意的结果。     

内陆干旱灌区灌溉调度决策系统研究

为了实现灌区科学管水、合理配水及优化调水，根据新疆玛纳斯河流域灌区的实际特点，开发了内陆干旱灌区灌溉实时优化调度决策支持系统。介绍了该系统的主要功能、组成、结构、主要特点、系统数据源与数据库设计。该系统以Windows简体中文版为操作系统，利用Power Builder、Visual Basic 6．0软件开发工具设计标准化数据库接口及应用程序界面。     

生态型灌区理念及构建措施初探

灌区在我国经济社会发展进程中占有重要地位。在分析和总结不同历史条件下灌区的发展理念，以及在此理念指导下传统灌区建设基本特征的基础上，针对灌区建设受到生态环境约束的新形势，提出了生态型灌区建设的新理念。对生态型灌区的概念内涵、构建原则及建设内容等进行了初步探讨，并指出了生态型灌区理论研究和实践应用的发展方向，为新形势下我国灌区的建设提供了理论借鉴。     

黑龙江省抗旱节水灌溉集成技术模式研究

黑龙江省水资源总量为810.33亿m3,人均占有量和耕地亩均占有量都低于全国平均水平,水资源时空分布不均、季节性干旱频发、作物生育期内水量分布不均等因素加剧了农业灌溉用水短缺,严重影响了旱作区作物种植面积的发展和产量的稳定与提高。分析了机械化暗式注水灌溉技术、中耕补水技术、喷滴灌技术等抗旱节水灌溉技术的特点效果,根据玉米调亏水分灌溉指标、作物受旱生态表现及土壤干旱状况分级,提出了抗旱节水灌溉集成技术模式,缓解了水资源供需矛盾,减少了干旱带来的损失,为实现粮食持续稳产高产提供技术支持。     

峡口灌区灌溉水利用系数测算

根据灌溉水利用系数首尾测算法的有关概念和计算原理,测算了浙江省峡口灌区的灌溉水利用系数.计算结果表明该方法的测算成果比较符合峡口灌区的实际,并且具有概念清晰、计算简便、计算资料相对较容易获得等特点.该方法在灌区的具体运用,为灌区今后进行经常性灌溉用水效率评价提供了很好的思路.     

灌区耗水量问题初探

详细阐述了灌区耗水量的研究进展,指出了灌区耗水量在定性定量方面存在的问题。灌区社会经济的发展、用水结构和灌溉用水水平的变化等因素都对灌区的耗水量产生明显影响。随着灌区耗水量的增加,灌区水资源供需矛盾日益突出,参与灌区水循环的水量减少,使区域水平衡要素关系发生深刻变化,从而导致灌区水环境破坏,并引发严重的生态环境问题。     

灌区信息化系统的设计与关键技术

灌区现代化是社会现代化和水利现代化的综合体现，是一个复杂的长期过程。在讨论大型灌区信息化系统设计的基础上，详细阐述了系统所涉及的微波扩频通信技术、多线程调度技术、地理空间数据库技术等关键技术，为灌区信息化系统的实施奠定了技术基础。     

建立灌区农民用水者协会的探讨

建立农民用水者协会（ＷＵＡ），国家将支、分渠系灌溉工程的使用与管理权移交给农民，这符合我国政府关于水利工程分级管理的方针政策，对促进灌区工程体制改革，适应社会主义市场经济新要求，实现灌区自我维护，自我发展，经济自立，均具有较大的实践意义。１９９５年４月，湖北省人民政府办公厅３３号文同意在湖北省世行贷款项目区内开展经济自立灌溉区试点工作，并将漳河水库三干渠三分干灌区首批列入试点，在省世行贷款水利项目办公室和荆门市人民政府领导和支持下，通过一年的试点工作实践，先后组建了１１个农民用水者协会，并开始试运行。作者就组建农民用水者协会过程中涉及的有关问题从理论上进行了初步总结。