研究人员提出更有效的洪水预测方法

由于近几十年来气候、土地利用、基础设施和人口增长的变化，越来越多的人比以往任何时候都更容易受到洪水的影响。因此，准确预测洪水频率和严重程度以减少物质和经济损失至关重要。

传统的洪水频率分析假设洪水遵循历史模式，所使用的方法通常没有考虑气候变化、河流调节和土地覆盖变化等不断变化的条件。这会增加低估洪水频率和严重程度以及设计弹性较低的基础设施的风险。

在最近发表在《水文学杂志》上的一项研究中，来自中国西交利物浦大学的研究人员;韩国中央大学;和英国利物浦大学提出了一种替代方法更适合分析不断变化的环境中的洪水频率。

研究小组提出了一种模型，该模型是一种非平稳洪水频率分析。非平稳模型为与水有关的结构和防洪措施提供了更可靠的估计，因为它们考虑了影响洪水频率的因素的变化。

尽管非平稳洪水频率分析现在是一个热门研究课题，但对于最合适的方法缺乏共识。现有模型对于工程师或水文学家来说要么太复杂要么太昂贵而无法在实践中实施。

该论文的第一作者陈梦竹是博士。西交利物浦大学土木工程系学生。2021年，她发表了一项研究，该研究在英国使用了不同的非平稳洪水频率模型。但是，她发现将这种方法应用于工程设计和水工结构设计等实践存在局限性。

“我们无法将模型表达为一个简单的数学公式，这使得解释和计算变得困难。因此，我们想找到一个更合适的模型，”陈说。

为了评估和比较当前研究中的不同建模技术，研究人员分析了英国161个集水区的历史洪水数据。这些区域也称为分水岭或流域盆地，具有自然边界，例如山脊、丘陵或山脉，以及所有地表水排入公共渠道形成河流或小溪。

他们发现“基于分数多项式的回归”模型是所有模型中最灵活、有效和用户友好的。该方法在某些应用研究领域如医学统计和临床研究中是一种新兴工具，但目前在水文学领域应用很少。

缩小差距

Chen说：“目前，水力研究与实践之间存在差距，因为大多数从业者并不熟悉非平稳模型，尽管它们在学术界很受欢迎。

“我们最近的研究结果为水文学家和工程师提供了建议，帮助他们从可用的分析模型中进行选择。

“对于从业者而言，我们在论文中提出的分数多项式模型可以成为一个额外的有价值的应用工具。它可以表示为数学公式，并且更加用户友好。

“毕竟，非平稳洪水频率分析的主要目的是为与水有关的基础设施的设计、施工和管理提供估计。

“尽管如此，非平稳方法在实践中得到广泛应用还有很长的路要走。一种更加用户友好、直接且普遍认可的非平稳洪水频率分析方法仍然值得在未来探索，”陈说。

“我们还需要进一步调查影响洪水频率的复杂潜在因素，以帮助为未来的极端天气事件做好准备，”她补充道。