针对既有洪水预报机器学习模型在复杂雨型与滞后响应条件下存在结构刚性与洪峰预报偏差的问题,本研究提出一种融合结构增强机制的洪水预报机器学习模型 (ML-P-EF)。该方法引入径流过程矢量化、动态滞后编码和事件驱动特征3类结构特征,分别从过程结构、时滞响应和事件属性等3个方面进行洪水预报输入数据的处理。以黄河中游4个典型流域为验证对象,基于长短期记忆网络 (LSTM)、人工神经网络 (ANN)与Transformer3种基础模型结构,构建出3种过程增强模型和3种全结构增强模型,开展1、3、6 h预见期的洪水预报。结果表明,在6 h预见期下,ML-P-EF模型平均纳什效率系数 (NSE)分别从基础模型ML的0.212和过程增强模型ML-P的0.749提升至0.937,均方根误差 (RMSE)降低约62.77%,洪峰误差平均减少56.74%;以大宁站为例,LSTM结构模型NSE由0.165 (基础模型)增长到0.775 (过程增强模型)后提升至0.982 (全结构增强模型),RMSE从46.11 m³/s降到23.96 m³/s后降至6.75 m³/s,洪峰误差由-68.41%降到-41.48%后降至+3.32%。本研究构建的ML-P-EF全结构增强模型在峰值响应、时序拟合与误差控制方面显著优于基础模型,尤其在6 h预见期下展现出更强的泛化能力与稳定性。研究成果可为流域洪水预报提供一种具有结构感知能力的建模新路径。
WANG et al. (Sun,) studied this question.