个人简介

闫宝伟，男，2010年获武汉大学工学博士学位，现任华中科技大学土木与水利工程学院副教授、博（硕）导。主要研究方向包括：人工智能+水文预报、水文模型及不确定性分析、水库防洪调度及风险评估、流域洪旱灾害预警及风险评价。近年来，主持和参与国家自然科学基金、国家重点研发计划以及其他国家重大工程应用项目20余项，研究成果获省部级奖励4项，申请发明专利10余项，在《Journal of Hydrology》、《水利学报》和《水科学进展》等权威期刊发表高水平学术论文60余篇，其中SCI/EI检索30余篇。

标志性成果

聚焦国际学术前沿，面向国家重大工程需求，以流域防洪安全面临的工程和科学问题为切入点，围绕流域洪水预报预警出现的“卡脖子”难题，通过理论突破、技术攻关和应用创新，开展了深入细致的研究工作，主要原创及标志性成果如下：

（1）理论上创立了广义Nash汇流理论

基于经典的Nash瞬时单位线理论，通过拉普拉斯变换和数学归纳，求解了河道汇流系统的n阶常系数线性微分方程，推导得出了含初始蓄水量退水过程的广义Nash 汇流公式及其在不同预见期时的计算公式，进一步通过概念解析，相继提出了离散广义Nash汇流模型、异参离散广义Nash汇流模型和分数广义Nash汇流模型，形成了一套完善的广义Nash汇流理论体系。广义Nash汇流理论将出流过程表述为入流和前期出流的线性组合，从机理上解析了出口断面流量的组成成分，为困扰水文界已久的“旧水悖论”现象提供了科学解释。另外，广义Nash汇流理论从形式上统一了单位线、马斯京根和特征河长等水文学汇流计算方法，一定程度上推动了学科的发展和进步。相关成果已获国家发明专利2项，并发表在行业权威期刊《Journal of Hydrology》、《Journal of Hydrologic Engineering》、《水利学报》和《水科学进展》。

（2）技术上创新了反映空间异质性的流域产汇流建模方法

下垫面和降雨的空间异质性是水文过程非线性的主要根源，是制约水文模型发展的关键因素，同时也是提高预报精度的重要突破口。针对下垫面空间异质性引起的产汇流过程的非线性问题，创造性地提出了等容瞬时单位线的概念，即以条件概率的形式计算各等容微元产流量的汇流过程，进而获得整个流域的出口流量过程，相关成果已申请发明专利。针对降雨的空间异质性具有动态性、难以科学量化等问题，提出了一种既能量化降雨空间分布不均匀度，又能量化降雨中心位置的降雨空间异质性指数SHIP，并率先将其应用到动态临界雨量预警指标推求，显著提高了洪水预警精度。进一步利用SHIP的时变性，建立汇流参数与SHIP的协变关系，一定程度上可以解决产汇流过程中降雨的空间异质性问题。由此，创建了一套能综合反映下垫面和降雨空间异质性的水文模型。相关成果已获国家发明专利1项，并发表在行业权威期刊《水利学报》和《水科学进展》。

（3）技术上发展了变化环境下工程水文计算与风险评估方法

变化环境下，未来的洪水序列一般不再是独立同分布的平稳序列，而更可能是存在时程相依性和趋势性的非平稳序列，传统的水文频率计算方法已不适用，通过构建全序列ARIMA随机模型，模拟未来洪水可能出现的极值情况。首先，结合气候情景和水文模拟技术，通过对未来洪水序列建立ARIMA随机模型，模拟未来洪水的统计特征；同时假定模型中的初始值即当前洪水服从由历史洪水资料推求的概率分布，进而构造了能同时反映过去、现在和未来洪水统计特征的全序列ARIMA随机模型；进一步考虑各GCM预测洪水风险的不确定性，以其与历史观测洪水统计特征的接近程度计算其权重，利用BMA方法对各GCM的洪水风险进行加权，据此提出了未来变化环境下水库防洪风险计算方法。相关成果已获国家发明专利1项，并发表在《Journal of Hydrology》和《Stochastic Environmental Research and Risk Assessment》。

（4）应用上研发了水文水资源预报预警及风险评估多套系统

围绕流域防洪安全面临的工程技术问题，结合自身的理论研究特长，与长江委设计院、长江委水文局、电建集团华东院等单位开展了密切合作，将研究成果成功应用于社会生产实际中，取得了良好的经济和社会效益。其中，与长江设计院信达公司联合开发的水文通用模型平台旨在实现水专业模型国产化，显著提升我国水利信息化领域的核心竞争力。据《中国水利报》（2018年5月23日）报道，水文通用模型平台是具有里程碑意义的工作，实现了业界多年的设想。与长江委水文局联合开发的多尺度水资源预警系统，包括洪水预警、干旱预警及水资源预警三大主要功能，目前已在南水北调中线工程水源地汉江流域全面试点应用。与华东院联合开发的变化环境下水库发电与防洪风险评估系统，可以实现未来径流预测、时变设计洪水及发电与防洪风险的计算，为流域防洪安全和梯级水库开发提供科学依据，作为水利部水电水规总院的八大系统之一，目前已在中国水电水规总院和华东院部署投运。与华东院联合开发的工程水文与水能设计平台，可以实现全国30多个省市自治区的工程水文计算及抽蓄水库的水能设计，助力我国《抽水蓄能中长期发展规划（2021-2035年）》的顺利实施。

论文成果

[1] Zou Y, Yan B*, Feng B, Zhang J, Tang Y. A Three-Parameter Hydrological Model for Monthly Runoff Simulation—A Case Study of Upper Hanjiang River Basin [J]. Water, 2023, 15(3): 474.

[2] Bai J, Mu R, Yan B*, Guo J. Application of Soil Moisture Data Assimilation in Flood Forecasting of Xun River in Hanjiang River Basin [J]. Water, 2022, 14(24): 4061.

[3] Baowei Yan, Ran Mu, Jing Guo, Yu Liu, Junlong Tang, Hao Wang. Flood risk analysis of reservoirs based on full-series ARIMA model under climate change [J]. Journal of Hydrology, 2022, 610, 127979. (Top期刊）

[4] Baowei Yan, Huining Jiang, Yixuan Zou, Yu Liu, Ran Mu, Hao Wang. An integrated model for optimal water resources allocation under “3 Redlines” water policy of the upper Hanjiang river basin [J]. Journal of Hydrology: Regional Studies, 2022.

[5] Yan B, Zou Y, Liu Y, Mu R, Wang H, Tang, Y. Addressing Spatial Heterogeneity in the Discrete Generalized Nash Model for Flood Routing [J]. Water, 2021, 13, 3133.

[6] Baowei Yan, Yu Liu, Zhengkun Li, Huining Jiang. Comparison between two generalized Nash models with a same non-zero initial condition [J]. Hydrology Research 2021, nh2021172.

[7] Cao C, Yan B*, Guo J, et al. A framework for projecting future streamflow of the Yalong River basin to climate change [J]. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 2021(D4).

[8] Baowei Yan, Lei Huo, Ji Liang, Wenfa Yang, Jun Zhang. Discretization of the generalized Nash model for flood routing [J]. Journal of Hydrologic Engineering, 2019.

[9] Baowei Yan, Shenglian Guo, Ji Liang, Huaiwei Sun. The generalized Nash model for river flow routing. Journal of Hydrology, 2015, 530: 79-86. (Top期刊）

[10] Baowei Yan, Lu Chen. Coincidence probability of precipitation for the middle route of South-to-North Water Transfer Project in China. Journal of Hydrology, 2013, 499: 19-26. (Top期刊）

[11] Baowei Yan, Shenglian Guo, Lu Chen. Estimation of reservoir flood control operation risks with considering inflow forecasting errors. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 2014, 28: 359-368.

[12] 闫宝伟, 李正坤, 段美壮,等. 基于Erlang分布蓄水容量曲线的流域产流模型[J]. 水科学进展, 2021, 32(1): 120-126.

[13] 闫宝伟, 刘昱, 江慧宁,等. 考虑降雨空间异质性的动态临界雨量预警指标推求[J]. 水利学报, 2020, 051(003):342-348.

[14] 闫宝伟, 李正坤, 霍磊, 张俊, 杨文发. 异参离散广义Nash汇流模型及应用. 水利学报, 2019, 50(7): 874-880.

[15] 闫宝伟,于雨, 郭生练, 等. 离散广义Nash汇流模型及其在河道洪水演算中的应用[J]. 水利学报, 2017, 48(7):773-778.

[16] 闫宝伟, 潘增, 薛野, 等. 论水文计算中的相关性分析方法[J].水利学报, 2017, 48(9):1039-1046.

[17] 闫宝伟, 郭生练, 周建中. Nash 瞬时单位线推演河道汇流的完整公式. 水科学进展, 2014,25(3): 428-434.

[18] 闫宝伟, 郭生练. 考虑洪水过程预报误差的水库防洪调度风险分析[J]. 水利学报, 2012, 43(7): 803-807.

[19] 闫宝伟，郭生练，陈璐，刘攀. 长江和清江洪水遭遇风险分析[J]. 水利学报, 2010, 41(4): 67-73.

[20] 闫宝伟, 郭生练, 肖义. 南水北调中线水源区与受水区降水丰枯遭遇研究[J]. 水利学报, 2007, 38(10): 1178-1185.

发明专利

[1] 闫宝伟，邹旖轩，冯宝飞，等. 一种基于水热互补方程的两参数月尺度水文模型建立方法[P]. 2023.

[2] 闫宝伟，郭靖，李正坤，等. 未来情景下基于ARIMA模型的水库防洪风险计算方法和系统[P]. 2021.

[3] 闫宝伟, 刘昱, 李正坤, 等. 一种基于等容瞬时单位线的水文模型[P]. 2020.

[4] 闫宝伟, 杨文发, 张俊, 等. 一种考虑降雨空间异质性的山洪预警方法[P]. 2020.

[5] 闫宝伟，李正坤，霍磊，等. 一种基于异参离散广义Nash汇流模型的河道洪水预报方法[P]. 2019.

[6] 闫宝伟，沈日新，肖涵，等. 一种兼顾用水公平性和重要性的年水量调度计划编制方法[P], 2018.

[7] 闫宝伟，薛野，梁藉, 等. 一种基于离散广义Nash汇流模型的河道洪水预报方法[P]. 2017.

科研项目

[1] 十四五国家重点研发计划课题项目《水工程调度互馈影响下的水文预报技术》之专题五：基于多元驱动的流域中长期径流预测技术（2021-2025）

[2] 国家自然科学基金面上项目：流域产汇流过程的空间异质性研究（2021-2024）

[3] 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司项目：水利水电工程通用化水文计算程序开发 (2022-2023)

[4] 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司项目：基于多源遥感数据的防洪减灾关键方法研究及结合土壤水分遥感数据的洪水预报方法研究 (2022-2023)

[5] 湖北省自然科学基金面上项目：S-新安江模型的研制及其在岩溶地区的应用（2021-2023）

[6] 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司项目：深圳市水库及山塘大坝调洪计算软件开发及安全鉴定技术劳务服务（2021-2022）

[7] 中国电建集团重大专项《 水电工程水文气象重大关键技术应用研究》 之课题九：变化环境下水文系列对水利水电工程产生风险的评估体系研究（2019-2021）

[8] 十三五国家重点研发计划课题项目《流域水资源系统临界状态解析与预警技术》专题一：水资源系统临界状态解析及动力学机制研究（2016-2020）

[9] 十三五国家重点研发计划课题项目《流域水资源系统临界状态解析与预警技术》专题三：多尺度流域水资源预测预警适用技术（2016-2020）

[10] 长江信达软件技术有限公司项目：流域水文水资源通用模型研发（2017-2018）

[11] 国家自然科学基金青年科学基金项目：考虑洪水时空相关性的梯级水库防洪系统风险分析方法 （2012-2014）

获奖及荣誉

[1] 湖北省科技进步一等奖，流域水安全全息监测与全域预报预警， 2023年

[2]  教育部科技进步一等奖，长江上游水库群防洪兴利适应性调控关键技术及应用，2019年

[3] 水力发电科学技术奖一等奖，流域梯级水电站协同调度关键技术与应用，2018年

[4]  教育部科技进步二等奖，巨型水库群洪水资源调控与优化运行关键技术及应用，2014年

[5] 《长江和清江洪水遭遇风险分析》被评为中国精品科技期刊顶尖学术论文（F5000），2014年

社会兼职

中水北方勘测设计研究有限责任公司科技特派员

《水电能源科学》期刊的青年编委

《人民珠江》期刊的特约编委

《Journal of Hydrology》、《水科学进展》、《水力发电学报》、《人民长江》等期刊的审稿人

联系方式

邮编：430074

通讯/办公地址：仿真中心203

移动电话：15171507240

邮箱：bwyan@hust.edu.cn

课题组每年招收若干名博士及硕士研究生（含推免生），诚邀有志青年圆梦喻家山，同时欢迎优秀博士毕业生来组从事博士后研究工作。