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表 7 ARMA校正下 WRF?WRF - Hydro耦合系统的径流预报指标
ARMA ARMA
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 1.01 0.70 1 1h 预报值 0.90 - 7.53 1.05 0
2h 预报值 0.95 1.85 0.73 2 2h 预报值 0.85 - 12.15 - 3.45 0
场次 1 3h 预报值 0.89 3.03 0.88 5 场次 4 3h 预报值 0.36 - 15.19 3.41 1
6h预报值 0.80 6.06 0.63 8 6h预报值 - 0.43 - 23.67 5.87 4
9h 预报值 0.68 9.43 - 1.06 11 9h预报值 - 0.23 - 44.02 5.97 7
12h 预报值 0.56 13.13 - 1.72 14 12h 预报值 - 0.47 - 58.02 - 14.59 11
校正前 0.51 13.41 - 17.67 20 校正前 0.62 0.62 7.18 1
1h预报值 0.96 12.22 - 7.09 6 1h预报值 0.96 - 7.98 3.58 1
2h预报值 0.95 17.28 2.63 6 2h预报值 0.90 - 12.59 2.38 2
场次 2 3h 预报值 0.85 22.27 2.43 6 场次 5 3h 预报值 0.71 - 21.33 0.85 3
6h预报值 0.71 30.12 - 12.18 7 6h预报值 0.53 - 25.26 10.09 5
9h 预报值 0.31 56.59 4.62 9 9h 预报值 0.33 - 32.73 1.27 8
12h 预报值 - 0.31 67.53 38.68 7 12h 预报值 0.11 - 39.46 - 5.58 11
校正前 0.39 - 25.43 - 49.67 1 校正前 0.76 - 13.01 - 5.37 2
1h 预报值 0.92 - 3.83 0.64 1 1h 预报值 0.85 - 7.46 6.74 1
2h预报值 0.87 - 4.78 - 0.48 1 2h预报值 0.81 - 11.16 6.36 1
场次 3 3h 预报值 0.47 0.44 6.79 3 场次 6 3h 预报值 0.54 - 15.60 13.13 2
6h 预报值 - 0.51 8.77 12.10 5 6h 预报值 0.26 - 32.48 - 10.92 5
9h 预报值 - 1.35 26.73 15.79 7 9h预报值 0.03 - 45.49 - 25.46 7
12h 预报值 - 1.91 39.40 9.61 9 12h 预报值 0.02 - 57.61 - 31.53 11
5 讨论与结论
5.1 讨论 为了获得较高的水文预报精度,通常采用实时校正方法,针对历史预报误差的相关性对预
报径流进行实时校正,但该方法受预见期的影响较大。就本研究流域而言,由于流域汇流时间较短,
实时校正后的预报径流过程线出现了不同程度的波动(如图 6、图 7),且波动随着预见期的延长而增
大。可见,LSTM与 ARMA模型对中小流域在 6h以上的预见期下预报径流的实时校正能力有限。考
虑到大尺度流域汇水时间较长,流量起涨平稳缓慢,预报径流误差即使在 6h或 12h预见期以上也具
有较高的相关性,LSTM与 ARMA模型的校正潜力则可以体现在更长预见期的径流预报。
5.2 结论 为进一步提高 WRF?WRF - Hydro耦合系统的径流预报能力,在数据同化预报降雨的同时,
针对耦合系统仍然存在的径流预报偏差,研究采用 LSTM模型对预报径流进行实时校正,并与 ARMA
模型的径流校正结果进行了对比,结论如下:
(1)ARMA(3,1)与 LSTM 都能进一步改进 WRF?WRF - Hydro耦合系统的径流预报能力,尤其在
1h预见期对预报径流的改进效果最好。校正后,研究区 6场雨洪场次的 1h预见期 NSE区间分别为
0.75~0.98(LSTM)、0.85~0.98(ARMA),但随着预见期的延长,两个模型对径流预报的改进程度逐渐
降低。
( 2)随着预见期的延长,LSTM模型对耦合系统径流预报的整体改进效果优于 ARMA模型,耦合
系统预报精度的衰减速度慢于 ARMA模型。当预见期达到 9h时,LSTM 在研究区大部分雨洪场次的
NSE指标在 0.50以上。
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