Page 81 - 2023年第54卷第11期
P. 81

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。

                                                                                                   3
                                                                                              —   1 4 3 —
   76   77   78   79   80   81   82   83   84   85   86