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1.前言

    洪水预报是非工程防洪减灾措施的重要组成内容，因其在前期投入相对不大，理论基础相对坚实等优势，在水科学研究中一直比较活跃。但一直以来，洪水预报提供的都是一种确定性的定值预报，无法对调度方案及防洪决策的可能风险做出客观评估。淮河流域地处南北气候过渡带，气候复杂多变，平原广阔，人口密集，土地开发利用程度高，加之历史上受黄河长期夺淮的影响，洪涝旱灾害严重，随着对洪水预报精准度、行蓄洪区调度决策和风险管理水平的要求越来越高，现有洪水预报的手段与方式难以适应新形势下流域防洪减灾和行蓄洪区调度管理的需要，所以，黄泥庄流域作为淮河流域的一个典型子流域，对其进行概率预报模型的建立与方法的探索，对于提高洪水预报能力和丰富预报信息内容以及淮河流域实际防灾减灾工作具有重要的意义。
    本书基于新安江水文模型，利用抽站法衍生得到的江西省雨量站网公式得到给定降雨预报值条件下的降雨真值的概率分布，从而进一步获得考虑降雨不确定性的洪水概率预报结果；再利用MCMC抽样方法中的自适应MetroPolis算法（AM算法)，将新安江模型中的表层自由水蓄水容量和河网蓄水消退系数作为敏感参数进行参数不确定分析，从而得到考虑模型参数不确定性的洪水概率预报结果；最后采用随机抽样的方法将降水不确定性和参数不确定性进行全要素耦合，得到综合两种不确定性的洪水概率预报结果。分析比较考虑降水不确定性、模型参数不确定性和全要素耦合的预报结果，得到三种预报结果不确定性大小关系，从降雨径流机制解释其具有合理性。
    全书分为6章，第1章主要介绍水文预报理论、水文模型以及水文预报不确定性的国内外研究进展；第2章主要介绍了洪水概率预报的理论与方法，并基于新安江模型对黄泥庄流域进行了确定性的洪水预报；第3章主要论述考虑降雨不确定性的洪水概率预报方法；第4章主要论述了考虑模型不确定的洪水概率预报方法；第5章主要论述不确定性要素耦合下的洪水概率预报；第6章对本书研究进行了总结和展望。
    本书在撰写过程中得到了河海大学梁忠民教授的悉心指导，在此向梁忠民教授致以崇高的敬意和诚挚的感谢！
    本书依托国家自然科学基金项目“基于贝叶斯理论的流域水文模型预报不确定性分析方法研究（50779013)”进行相关研究，衷心感谢淮委水文局提供的相关水文资料，使得本书能够顺利完成。
    本书在编写过程中，参考了大量的国内外文献资料，在此向所有文献作者表示衷心感谢。由于作者水平有限，书中难免有诸多不完善之处，恳请读者批评指正。

著者

2019年1月

2.目录
1绪论(1)
1.1研究目的及意义（1)
1.2水文预报不确定分类（4)
1.3国内外研究进展（8)
1.3.1水文预报理论的研究进展(8)
1.3.2水文模型的研究进展(10)
1.3.3不确定性研究进展(12)
1.4研究内容及技术路线（15)
1.4.1研究内容(15)
1.4.2研究区域概况(16)
1.4.3技术路线(18)
2洪水概率预报理论与方法(20)
2.1现行洪水概率预报方法构架（20)
2.2输入不确定性定量分析方法（22)
2.3模型结构不确定性定量分析方法（26)
2.4模型参数不确定性定量分析方法（29)
2.5确定性水文预报模型介绍（32)
2.5.1新安江模型(32)
2.5.2TOPMODEL(35)
2.5.3萨克拉门托模型(39)
2.5.4SWAT模型(49)
2.6基于新安江模型的黄泥庄流域洪水预报（62)
3考虑降雨不确定性的洪水概率预报方法(70)
3.1抽站法（70)
3.1.1抽站法简介(70)
3.1.2抽站法经验公式(72)
3.2降雨真值概率分布（74)
3.2.1降雨真值概率分布公式推算(74)
3.2.2降雨真值概率分布应用研究(75)
3.3降雨不确定性定量分析（77)
4考虑模型参数不确定性的洪水概率预报方法(81)
4.1基于贝叶斯理论的模型参数后验分布（81)
4.2MCMC抽样（84)
4.2.1马尔科夫链原理(84)
4.2.2常用MCMC抽样方法简介(85)
4.3模型参数不确定性定量分析（90)
5不确定性要素耦合下的洪水概率预报(102)
5.1基于随机抽样的全要素耦合方法（102)
5.2全要素耦合预报定量分析（103)
5.2.1全要素耦合预报结果(103)
5.2.2不确定性预报结果对比(108)
6总结与展望(110)
6.1总结（110)
6.2展望（113)
参考文献(115)