流域水文模型與卡爾曼濾波耦合實時洪水預(yù)報研究.pdf

1、實時洪水預(yù)報根據(jù)實時的水文氣象資料，采用流域水文模型或方法對未來洪水過程或特征做出預(yù)測預(yù)報。現(xiàn)代的實時洪水預(yù)報往往都與實時校正技術(shù)相結(jié)合，在進(jìn)行預(yù)報時，不斷根據(jù)最新信息校正或更新原有模型參數(shù)(結(jié)構(gòu))或預(yù)報結(jié)果，使預(yù)報值逐步逼近真值，符合客觀實際。提高實時洪水預(yù)報精度的措施，除了及時獲得準(zhǔn)確可靠的實時水文氣象信息外，還依賴于建立能確切描述降雨徑流規(guī)律的洪水預(yù)報模型，以及有效的實時校正方法。 本文將流域水文模型與卡爾曼濾波進(jìn)行耦合，

2、構(gòu)建實時洪水預(yù)報模型系統(tǒng)。在水文模型方面，分別采用一種考慮降雨空間分布的產(chǎn)流模型以及理論較為成熟的TOPMODEL。其中，考慮降雨空間分布的產(chǎn)流模型針對流域產(chǎn)流過程中，降雨空間分布不均的特征，根據(jù)降雨與入滲的空間聯(lián)合概率分布，采用霍頓模式計算地表產(chǎn)流量及土壤入滲量；入滲水量補(bǔ)充土壤含水量后，基于蓄滿產(chǎn)流模式，采用土壤水蓄水容量曲線計算地下徑流。TOPMODEL則以地形空間變化為主要結(jié)構(gòu)，用地形信息描述水流趨勢，基于變動產(chǎn)流面積的概念，模

3、擬地表或地下產(chǎn)流過程。采用滯時函數(shù)模擬坡面匯流過程，河道匯流則根據(jù)馬斯京根矩陣方程計算，該法可以構(gòu)造一個狀態(tài)方程，聯(lián)結(jié)整個預(yù)報系統(tǒng)，并為實時校正方法的引入提供了一個計算平臺。實時校正方法采用正規(guī)卡爾曼濾波技術(shù)，并在線估計模型噪聲與量測噪聲，與匯流系統(tǒng)耦合，根據(jù)實時輸入的水位或流量信息，實現(xiàn)匯流參數(shù)的不斷更新，從而提高洪水預(yù)報精度。 將上述實時洪水預(yù)報模型系統(tǒng)應(yīng)用于黃河支流洛河盧氏站以上流域，結(jié)果表明，本文采用的兩種水文模型對所研