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黄河中游流域明末崇祯大旱复盘与推演OA

Reconstruction and scenario analysis of extreme drought in Chongzhen era of late Ming Dynasty in middle Yellow River Basin

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针对历史极端干旱径流重建困难及现代防御能力量化不足的问题,提出一种融合Transformer与"现状防御条件内隐编码"的多维特征嵌入模型(MDFE-Net).该方法利用自注意力机制有效捕捉了长短期水文记忆,并通过现代数据训练将下垫面与工程调度规律固化于模型参数中.以黄河中游明末崇祯大旱(1637-1643年)为例,模型在现代测试期表现优异(纳西效率系数NSE=0.82),并成功复原了"洛水竭"等历史记载.场景推演显示,若该大旱重演,即便在现有工程防御下,仍将导致年均粮食减产40%以上,直接经济损失超GDP 的1.5%.研究揭示了现有防御体系在极限灾害下的脆弱性边界,可为流域韧性提升提供科学依据.

Facing the challenges in reconstructing historical extreme low runoffs and quantifying current drought defense capabilities,this study constructs a framework integrating the Transformer model with an implicit encoding of current defense conditions strategy.By using self-attention mechanisms,we develop a new model that captures the hydrological memory and embeds the modern land surface and engineering regulation patterns via training on the data of the present time.This model is validated against the extreme drought in the Chongzhen era of the late Ming Dynasty(1637-1643)in the middle Yellow River Basin,which achieves a high accuracy in modern testing(NSE=0.82)and reproduces the historical drought events effectively.Scenario analysis indicates that a recurrence of such a drought event today,despite the existing current drought defense system,would cause an annual grain yield loss of greater than 40%and an economic loss above 1.5%of the existing GDP.These findings reveal the vulnerability boundaries of the current defense systems under extreme climate conditions,helping enhance the resilience of a river basin.

覃斐頔;翁白莎;彭辉;严登华

三峡大学 水利与环境学院,湖北 宜昌 443002||中国水利水电科学研究院 流域水循环与水安全全国重点实验室,北京 100038中国水利水电科学研究院 流域水循环与水安全全国重点实验室,北京 100038||南京信息工程大学 气候系统预测与风险管理国家重点实验室,南京 210044||中国水利水电科学研究院 银山北麓草原生态水文国家观测研究站,北京 100038三峡大学 水利与环境学院,湖北 宜昌 443002中国水利水电科学研究院 流域水循环与水安全全国重点实验室,北京 100038||中国水利水电科学研究院 银山北麓草原生态水文国家观测研究站,北京 100038

天文与地球科学

历史水文Transformer深度学习崇祯大旱黄河中游

historical hydrologytransformer deep learningextreme drought in Chongzhen eramiddle Yellow River Basin

《水力发电学报》 2026 (4)

86-103,18

国家重点研发计划(2022YFC3080300)气候系统预测与变化应对全国重点实验室开放课题(CPRM202507)流域水循环与水安全全国重点实验室课题(SKL2024YJTS03)

10.11660/slfdxb.20260407

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