枫树坝水库洪水实时预报校正方法研究(1)
毕业论文
2014/4/1
摘要：本文基于枫树坝水库洪水预报误差信息，探讨了多种洪水实时预报校正模型与计算方法，实际洪水模拟计算表明 ar(2)模型的自适应实时校正方法和卡尔曼滤波方法的预报校正效果较好。
关键词：实时校正 自回归模型 可变遗忘因子 卡尔曼滤波
在洪水预报中，一般洪水预报方案是根据以往的实测资料编制的，其中洪水预报模型的参数或相关曲线，反映的都是以往资料情况下平均最优值或者关系曲线。但在作业预报时，由于存在一般与特殊情况即平均与个例的关系，当实际状况发生偏离一般情况时，就会使预报方案的结果发生明显偏差。如果我们能够利用作业预报过程中随时得到的误差信息（新息），恰当调整下一步用预报方案推算所得的数值或采用的参数，将会提高预报精度。
广东省枫树坝水库现建有降雨径流的概念性水文模型，随着近年来水情自动采集系统的建立和完善，从而为水库洪水实时预报创造了有利条件。本文主要利用枫树坝水库洪水预报误差信息，对枫树坝水库洪水实时预报校正模型与方法进行探讨。
1.枫树坝水库概念性流域水文模型简介[1]
枫树坝水电厂位于广东东江上游梅光村附近，控制流域面积5150平方公里。流域内有两大支流，西支为贝岭水，东支为寻邬水。在建立的枫树坝水库概念性流域水文模型中，根据流域内水文站、雨量站分布、自然地理条件和水利水电工程等情况，将全流域分为桃西、黎樟峰和区间三个单元流域。
对枫树坝水库内划分的三个单元流域，分别采用考虑水利工程影响流域的产流模型计算各自的产流过程。在产流模型中，考虑到降雨时空分布不均和水利工程分布不均匀对产流的影响，进一步按雨量站对单元区进行分片，求出每片的地面、地下净雨。采用各雨量站控制剩余面积上的权重，加权平均得到剩余面积上的净雨，将水库的弃水量和发电水量换算成剩余面积上的地面净雨，两者相加，再换算成单元面积上的地面净雨。采用各雨量站控制剩余面积上的权重，对每片的地下净雨加权平均，再加上换算成单元面积上的灌溉回归水，得到单元面积上的地下净雨。
地面净雨采用单元面积上的经验单位线进行地面汇流计算,地下净雨采用地下水库汇流模型进行计算，可分别得到各个单元面积上的地面、地下汇流过程。将各单元径流过程按时序迭加，即可得到预报的入库洪水过程。
在实际洪水预报中，尽管流域产流模型考虑得比较精细，但汇流经验单位线计算流量过程有时还有不尽人意的地方。要进一步提高洪水预报精度，应用现代系统理论对洪水预报的误差进行实时校正，是一种实用而有效的方法。一般来讲，当概念性水文预报模型确定之后，进行实时预报校正涉及到两方面的研究内容：一是建立洪水实时预报校正模型；二是采用有效的实时校正技术。
2.模型预报流量与实测流量相关校正方法
如果模型预报流量与实际反推的入库流量有较大的系统误差时，可以采用传统的相关分析方法，直接利用模型预报流量与反推的入库流量，建立洪水预报的相关校正模型。可以采用比较简单的直线相关方法进行分析，其直线相关方程为
（1）
其中：、 （2）
、 （3）
（4）
式中，为水文模型预报流量过程；为水文模型预报流量的平均值； 为由实测水位反推的入库洪水流量过程；为反推的入库洪水流量平均值。为水文模型预报流量过程的均方差；为由实测水位反推入库洪水流量过程的均方差。
将1984～1988年五年汛期反推的入库洪水过程和水文模型预报流量过程代入式（4）计算，其相关系数，表明两者具有较为密切的直线相关关系。因此，由式（2）～（4）计算，其相关校正方程为：
（5）
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