刘章君

学历： 研究生

学位： 博士

专业方向： 水文水资源

专业技术职务： 工程师

工作单位： 江西省水利科学院

责任导师：许新发

获重大人才培养奖励计划、基金资助项目情况：

主要科研经历及贡献：

依托系列科研课题开展深入研究，在洪水概率预报、多变量设计洪水、设计洪水地区组成等方面取得创新性成果，主要学术贡献如下：

（1）在洪水概率预报方面，发展了一套基于Copula函数理论的贝叶斯洪水概率预报方法，为非线性和非正态条件下洪水预报不确定性定量评估和贝叶斯洪水概率预报提供了一种简便有效的新途径。

在美国著名水文专家、弗吉尼亚大学Krzysztofowicz教授建立的贝叶斯洪水概率预报方法的基础上，创新性地采用Copula函数代替原有基于正态分位数转换（NQT）和线性-正态假设的亚高斯模型，推导了贝叶斯先验密度、似然函数和后验密度的解析表达式，提出了一套基于Copula函数的贝叶斯洪水概率预报方法。相关成果发表于国际水文科学协会期刊《Hydrological Science Journal》、欧洲水资源协会期刊《Water Resources Management》和国内水利顶级期刊《水利学报》，授权国家发明专利3项。所发展的基于Copula函数的贝叶斯洪水概率预报方法不需要进行线性-正态假设，在理论上有一定的优势，应用更加灵活，为洪水概率预报提供了一种简便有效的新途径。

（2）在多变量设计洪水方面，创建了基于风险率的多变量洪水结构荷载重现期与联合设计值计算方法，为水库防洪安全设计和洪水风险分析提供了更加科学合理的依据。

提出了基于Copula函数计算大坝洪水风险率计算方法，阐明了不同Copula函数、洪水峰量相关性及典型洪水过程线形状对风险率的影响机制。揭示了水库防洪安全设计中洪水过程线洪峰、洪量存在的“异组同效”现象，创建了基于风险率的多变量洪水结构荷载重现期与联合设计值计算方法。相关成果发表于国际风险分析权威期刊《Stochastic Environmental Research and Risk Assessment》和国内水利顶级期刊《水利学报》，授权国家发明专利3项。所创建的基于风险率的多变量洪水结构荷载重现期与联合设计值计算方法考虑了洪峰、洪量与水库调洪规则的交互作用，符合设计洪水的实质内涵，能够达到指定的防洪标准，可为水库防洪安全设计和风险分析提供更加科学合理的依据。

（3）在设计洪水地区组成方面，提出了梯级水库设计洪水最可能地区组成法通用公式及其不确定性分析方法，为复杂梯级水库防洪系统设计洪水计算和水库群防洪联合调度提供了有力的技术支撑。

利用Copula函数建立各分区洪水的联合分布，基于联合概率密度最大原则，推导得到了最可能地区组成法的计算通用公式。针对目前设计洪水地区组成计算方法都是以特定的地区组成情况来概括所有可能出现各种洪水组合的问题，采用各分区洪水的联合概率密度函数值度量地区组成发生的相对可能性，基于Copula函数推导得到分区洪水归一化的概率密度函数，提出了设计洪水地区组成的区间估计方法。相关成果发表于国内水利顶级期刊《水利学报》和《水科学进展》，并纳入修订的《水利水电工程设计洪水计算规范》。所提出的梯级水库设计洪水最可能地区组成法通用公式及其不确定性分析方法统计理论基础强，不仅可以计算地区组成的各种点估计值，而且能够对估计的不确定性进行定量评价，为复杂梯级水库防洪系统设计洪水计算和水库群防洪联合调度提供了有力的技术支撑。

发表论文、专著的情况

（1）Zhangjun Liu, Shenglian Guo, Lihua Xiong, Chong-Yu Xu. Hydrological uncertainty processor based on a copula function [J]. Hydrological Sciences Journal, 2018, 63(1): 74-86.（SCI检索）

（2）Zhangjun Liu, Shenglian Guo, Honggang Zhang, Dedi Liu, Guang Yang. Comparative study of three updating procedures for real-time flood forecasting [J]. Water Resources Management, 2016, 30(7): 2111-2126.（SCI检索）

（3）Zhangjun Liu, Xinfa Xu, Jingqing Cheng, Tianfu Wen, Jiao Niu. Hydrological risk analysis of dam overtopping using bivariate statistical approach: a case study from Geheyan Reservoir, China[J]. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 2018, 32: 2515-2525.（SCI检索）

（4）Zhangjun Liu, Shenglian Guo, Jiali Guo, Pan Liu. The impact of Three Gorges Reservoir refill operation on water levels in Poyang Lake, China [J]. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 2017, 31(4): 879-891.（SCI检索）

（5）刘章君, 郭生练, 李天元, 徐长江. 梯级水库设计洪水最可能地区组成法计算通式[J]. 水科学进展, 2014, 25(4): 549-558.（EI检索）

（6）刘章君, 郭生练, 李天元, 洪兴骏. 贝叶斯概率洪水预报模型及其比较应用研究[J]. 水利学报, 2014, 45(9): 1019-1028.（EI检索）

（7）刘章君, 郭生练, 李天元, 胡瑶, 李立平. 设计洪水地区组成的区间估计方法研究[J]. 水利学报, 2015, 46(5): 543-550.（EI检索）

（8）刘章君, 郭生练, 何绍坤, 巴欢欢, 尹家波. 基于Copula函数的多变量水文不确定性处理器[J]. 水利学报, 2018, 49(3):332-342.（EI检索）

（9）刘章君，郭生练，许新发，成静清，温天福，尹家波. 两变量洪水结构荷载重现期与联合设计值研究[J]. 水利学报, 2018, 49(8): 956-965.（EI检索）

（10）刘章君，郭生练，许新发，成静清，钟逸轩，巴欢欢. 贝叶斯概率水文预报研究进展与展望[J]. 水利学报, 2019, 50(12) : 1467-1478.（EI检索）

（11）刘章君，郭生练，许新发，许世超，成静清. Copula 函数在水文水资源中的研究进展与述评[J]. 水科学进展, 2021, 32(1): 148-160.（EI检索）

（12）郭生练, 刘章君, 熊立华. 设计洪水计算方法研究进展与评价[J]. 水利学报, 2016, 47(3): 51-64.（EI检索）

（13）刘章君, 许新发, 成静清, 温天福, 张范平, 徐珺恺. 基于Copula函数的大坝洪水漫顶风险率计算[J]. 水力发电学报, 2019, 38(3): 79-86.

（14）刘章君, 郭生练, 钟逸轩, 张雅琦, 舒卫民. 基于Copula函数的入库洪水与坝址洪水关系研究[J]. 水文, 2016, 36(5): 1-7.

（15）刘章君, 成静清, 温天福, 吴向东, 贾磊. 基于频率组合的区间流域设计洪水计算方法[J]. 水力发电, 2018, 44(1): 17-22.

（16）刘章君, 成静清, 温天福, 牛娇, 赵楠芳. 三峡水库汛末蓄水对鄱阳湖水位的影响研究[J]. 中国农村水利水电, 2018(2): 103-108.

（17）刘章君, 郭生练, 胡瑶, 杨光, 尹家波. 基于Copula-Monte Carlo法的水库下游洪水概率分布研究[J]. 水力发电, 2015, 41(8): 17-22.

（18）刘章君, 郭生练, 钟逸轩, 郭海晋, 李妍清. 入库洪水计算方法及研究进展综述[J]. 中国农村水利水电, 2016 (11): 1-6.

获得的专利：

（1）刘章君, 郭生练, 钟逸轩, 巴欢欢, 何绍坤. 一种集合降水预报与实时洪水概率预报的耦合方法，2021.01.01，中国，授权号：2017101713245.

（2）刘章君, 成静清, 许新发, 温天福, 牛娇, 赵楠芳. 一种基于Copula函数的水位流量关系曲线推求方法，2020.07.31，中国，授权号：201710863477.6.

（3）刘章君, 郭生练, 何绍坤, 巴欢欢. 基于Copula函数的多变量水文不确定性处理方法，2020.07.24，中国，授权号：ZL201710254449.4.

（4）刘章君，郭生练, 闫磊, 巴欢欢, 杨光, 尹家波. 一种设计条件下双峰型洪水过程线形状推求方法，2019.08.20，中国，授权号：ZL201610813782.X.

（5）刘章君, 郭生练, 闫磊, 巴欢欢, 尹家波, 吴旭树. 基于分位数回归的非一致性设计洪水计算方法，2019.01.04，中国，授权号：ZL201611177576.0.

（6）郭生练，刘章君，尹家波，杨光. 一种基于Copula 函数的水文模型综合不确定性分析方法，2018.12.14，中国，授权号：ZL201610149128.3.

（7）郭生练, 刘章君, 李立平, 尹家波, 杨光. 一种考虑水库调洪演算的多变量洪水重现期计算方法，2018.02.09，中国，授权号：ZL201610278582.9.

项目依托的科研平台、科研项目：

项目背景：

吉安市洪涝灾害频繁，对人民的生命和财产安全带来巨大威胁。水库作为唯一的主动防洪措施，在防洪减灾中发挥着重要作用，是变被动防汛为主动迎汛的关键所在。目前，吉安市水库防洪调度中各水库仍按照单库方式运行，尚未形成联合调度机制不利于水库“群体”综合防洪减灾效益的发挥。

总体目标：

明确吉安市赣江干支流水库群防洪联合调度的调度目标、调度原则和调度方式，建立吉安市赣江干支流水库群防洪联合调度数学模型，研制水库群防洪联合调度方案，解决单库与水库群、支流与干流、上游与下游调度决策之间的关系，为吉安市科学防洪调度提供依据，提升区域综合防汛和减灾能力，推动洪水管理科技创新。

拟解决的关键科学问题：

（1）吉安市赣江干支流水库群防洪联合调度建模与求解

（2）多维不确定性因素共同影响下水库群防洪联合调度风险评估

研究内容与技术路线：

本项目以吉安市赣江干支流水库群系统为研究对象，开展面向吉安市中心城区防洪的区域水库群联合补偿调度及风险分析研究与应用，研究工作从以下三个方面展开：

（1）吉安市赣江干支流水库群防洪联合调度水文分析与计算；

（2）面向吉安市中心城区防洪的区域水库群联合补偿调度模型及调度方案研制；

（3）吉安市赣江干支流水库群防洪联合调度方案风险评估。

研究技术路线如下：

预期成果：

（1）定量揭示吉安市赣江水库群系统洪水遭遇与地区组成规律，建立大规模并联水库群防洪联合调度数学模型，研制水库群防洪错峰补偿联合调度方案；

（2）发表学术论文3~5篇，其中SCI/EI收录1~2篇；

（3）申请国家发明专利2~3项。

科研平台及研究队伍：

项目依托单位江西省水利科学研究院是全国较早成立的专业门类齐全，集科学研究、技术服务和成果推广为一体的公益性省级综合水利水电科研机构，是江西省大坝安全管理中心和江西省水资源管理中心的挂靠单位。拥有鄱阳湖模型试验研究基地（占地500亩）、水利部鄱阳湖水资源水生态环境研究中心、江西省鄱阳湖水资源与环境重点实验室、江西省水工安全工程技术研究中心、院士工作站、博士后科研工作站、水土保持和水资源保护与利用省级优势科技创新团队等七个科研平台，以平台为支撑，加强国际国内科研合作与交流，围绕江西重大水问题开展了大量卓有成效的研究，取得了显著成效。全院现有享受国务院特殊津贴2人、水利部5151人才工程部级人选1人、省百千万人才工程人选7人。全院职工平均年龄38岁，是一支年轻而富有活力的水利水电科学研究团队。一大批研究成果达到国际先进、国内领先水平，在省内外得到广泛推广应用，产生了显著的生态、经济和社会效益，获得国家级、省部级等各级各类科技奖励85项。项目依托单位在科研平台、实验仪器、数值计算设备及软件、人员队伍等方面已具备本项目实施所需要的软硬件支撑条件，可为项目顺利开展提供保障和支撑。

项目依托单位及申报人还与江西省水文局、江西省气象局等业务管理部门以及武汉大学郭生练教授团队、中国水利水电科学研究院王浩院士团队、挪威奥斯陆大学许崇育院士团队等国内外知名高校和科研院所专家学者保持长期合作交流，可为项目的顺利实施提供支持。