Page 79 - 2023年第54卷第11期
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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 —
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