风险规避视角下跨流域调水工程可调水量概率预报的基础研究

中长期降水径流不确定是跨流域调水工程可调水量变化的关键影响因素。目前，中长期降水径流预报的精度不高，且预报效果不稳定，这对调水工程的优化调度和稳定运行会带来一定的不利影响。本项目从规避水文风险的角度出发，将综合考虑自然水循环和社会水循环的不确定性，研究变化环境下中长期径流预报因子的识别技术，探索随机森林模型和贝叶斯风险决策理论在中长期径流预报中应用的机理和方法，构建基于气象因子的中长期径流概率预报模型，提出跨流域调水工程可调水量概率预报的计算模式与实现机制。其研究成果可为提高中长期径流预报效果的稳定性和可靠性，增强南水北调中线工程等跨流域调水工程的自适应调控能力，防范水文风险对跨流域调水的不利影响，促进跨流域调水工程的可靠与高效运行提供理论基础和技术支撑，具有比较重要的理论与实践意义。

跨流域调水工程运行调度的成本高，不确定性多。本项目以“预报因子-预报模型-计算模式-实现机制”为主线，从风险规避的角度对南水北调中线工程可调水量的概率预报问题进行基础研究，在径流预报因子识别、中长期径流概率预报模型研制、调水工程可调水量概率预报等方面取得了较大进展，同时发表学术论文19篇，其中SCI检索5篇，EI检索3篇，出版学术专著1部，被授权专利3项，培养博士后1名及研究生5名，预期目标全部实现。项目研究成果对于防范水文风险对跨流域调水的不利影响，促进跨流域调水工程的可靠与高效运行具有实践意义，可供南水北调中线工程及其他跨流域调水工程参考。项目取得的主要创新性研究成果包括：. （1）在预报因子识别层面，根据水循环过程及中长期径流的特点，总结了中长期径流的影响因素、常用的预报因子及其识别方法。在南水北调中线工程水源区，重点分析了汉江流域降水多时间尺度特性及其与环流因子的相关性。在南水北调中线工程受水区，重点分析了淮河流域旱涝演变特征及其与太阳黑子的关系、海河流域近50年降水量时空变化特征以及密云水库以上流域年径流变化趋势及周期。. （2）在预报模型研究层面，比较了随机森林、神经网络等不同中长期径流预报模型的预报效果，阐述了中长期径流概率预报的基本思路，重点研究了基于广义极值分布和Metropolis-Hastings抽样算法的贝叶斯MCMC洪水频率分析方法、基于线性正态假设的贝叶斯概率枯季径流预报模型和基于贝叶斯定量离散变量形式的径流概率预报模型，并在中线工程水源地丹江口水库等地开展了实例分析。. （3）在计算模式与实现机制层面，分析了中长期径流的趋势性、周期性和随机性对南水北调中线工程调水的不利影响。初步构建汉江上游中长期降水预报模型，采用标准化降水指数分析了淮河流域的干旱特征，利用基尼系数研究了中线工程水源区与受水区之间水资源的空间匹配程度，提出了基于ET指标的需水管理多目标决策分析模型，研究了跨流域水量调度的基本准则与评判指标，综合考虑供水和需水，探索了风险规避视角下跨流域调水工程可调水量概率预报的计算模式与实现机制。