Page 79 - 2023年第54卷第11期
P. 79
由图 6可以看到,LSTM模型对 WRF?WRF - Hydro耦合预报系统径流预报的实时校正具有较好的
改进效果,尤其是对耦合系统在 1h预见期的预报结果,改进最为明显。预见期超过 6h后,LSTM模
型对耦合系统径流预报的改进程度总体呈下降趋势,预报径流过程的波动增大,但洪峰流量和洪量没
有明显的增加或降低。分析其原因,可能是由于随着预见期的延长,预报径流误差明显增加,径流序
列数据之间的关联性降低。LSTM模型此时已较难准确学习到时间序列的数据特征,因而无法对预报
径流序列进行有效的校正,具体体现在径流预报的波动也就越大。
表 6 LSTM校正下 WRF?WRF - Hydro耦合系统的径流预报指标
LSTM LSTM
场次 预见期 场次 预见期
NSE R f ?% R v ?% T?h NSE R f ?% R v ?% T?h
校正前 0.85 5.15 - 18.52 1 校正前 0.71 6.38 - 18.27 1
1h 预报值 0.98 5.78 - 0.29 3 1h 预报值 0.75 - 3.65 - 30.58 1
2h预报值 0.97 14.40 0.71 2 2h预报值 0.63 2.42 - 35.65 0
场次 1 3h 预报值 0.96 19.02 3.40 1 场次 4 3h 预报值 - 0.15 3.60 - 34.20 1
6h 预报值 0.93 16.20 2.55 1 6h 预报值 - 0.85 4.25 - 31.93 4
9h 预报值 0.90 6.12 0.25 2 9h 预报值 - 1.08 4.45 - 28.24 7
12h预报值 0.88 8.72 - 3.41 1 12h预报值 - 1.35 4.57 - 26.28 10
校正前 0.51 13.41 - 17.67 20 校正前 0.62 0.62 7.18 1
1h预报值 0.97 2.89 - 0.56 10 1h预报值 0.91 4.66 2.92 1
2h预报值 0.91 26.21 0.22 28 2h预报值 0.84 - 3.42 7.39 1
场次 2 3h预报值 0.79 36.39 - 1.55 27 场次 5 3h预报值 0.70 - 0.12 6.71 1
6h 预报值 0.36 63.73 - 6.96 20 6h 预报值 0.73 4.21 6.44 1
9h 预报值 0.11 98.07 3.47 21 9h 预报值 0.62 4.32 1.99 1
12h 预报值 0.17 110.88 25.14 18 12h 预报值 0.54 4.48 4.85 1
校正前 0.39 - 25.43 - 49.67 1 校正前 0.76 - 13.01 - 5.37 2
1h 预报值 0.87 5.08 - 5.29 2 1h 预报值 0.89 4.38 1.94 1
2h预报值 0.78 19.15 - 4.38 1 2h预报值 0.80 15.90 - 1.10 1
场次 3 3h 预报值 0.75 11.86 - 4.38 0 场次 6 3h 预报值 0.78 15.85 5.20 1
6h 预报值 0.61 9.16 - 11.09 1 6h 预报值 0.77 - 11.86 - 0.83 1
9h 预报值 0.57 6.49 - 15.17 0 9h 预报值 0.61 - 16.58 0.46 2
12h 预报值 0.43 10.73 - 17.57 1 12h 预报值 0.59 - 14.93 0.26 2
将 LSTM模型引入 WRF?WRF - Hydro耦合预报系统之后(评价指标见表 6),场次洪水的预报精度
有了明显的提高。整体来看,6场雨洪过程 1h预见期的 NSE在 0.75~0.98之间,平均 NSE为 0.90。
随着预见期的延长,NSE逐渐降低。当预见期小于 6h时,预报精度下降较为 缓 慢,但 仍有较好的
预报校正效果;预见期大于 6h时,预报精度下降较快,其中表现最好的雨洪过程(场次 1)在 12h
预见期的 NSE仍可达到 0.88。从洪峰相对误差指标来看,1h预见期的洪峰预报精度最高,径流过
程的洪峰相对误差位 于 区间范 围 为 [ - 3.65%,5.78%],3h预 见 期 大 多 数 场 次 洪 峰 相 对 误 差 小 于
20%。但由于预报流量过程线随着预见期的延长波动较大,洪峰流量和洪量在较长预见期内不呈现
明显的规律。
4.3 ARMA实时校正径流预报结果 以数据同化后的预报降雨驱动 WRF - Hydro,采用 ARMA模型对
6场典型雨洪过程的径流预报结果进行实时校正,预见期为 1、2、3、6、9和 12h的径流预报结果见
图 7和表 7。
3
— 1 4 1 —