楓樹壩水庫洪水實時預報校正方法研究

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　摘要：本文基于楓樹壩水庫洪水預報誤差信息，探討了多種洪水實時預報校正模型與計算方法，實際洪水模擬計算表明AR（2）模型的自適應實時校正方法和卡爾曼濾波方法的預報校正效果較好。

　　關鍵詞：實時校正 自回歸模型 可變遺忘因子 卡爾曼濾波 　　

　　在洪水預報中，一般洪水預報方案是根據(jù)以往的實測資料編制的，其中洪水預報模型的參數(shù)或相關曲線，反映的都是以往資料情況下平均最優(yōu)值或者關系曲線。但在作業(yè)預報時，由于存在一般與特殊情況即平均與個例的關系，當實際狀況發(fā)生偏離一般情況時，就會使預報方案的結果發(fā)生明顯偏差。如果我們能夠利用作業(yè)預報過程中隨時得到的誤差信息（新息），恰當調整下一步用預報方案推算所得的數(shù)值或采用的參數(shù)，將會提高預報精度。廣東省楓樹壩水庫現(xiàn)建有降雨徑流的概念性水文模型，隨著近年來水情自動采集系統(tǒng)的建立和完善，從而為水庫洪水實時預報創(chuàng)造了有利條件。本文主要利用楓樹壩水庫洪水預報誤差信息，對楓樹壩水庫洪水實時預報校正模型與方法進行探討。

　　1.楓樹壩水庫概念性流域水文模型簡介[1]

　　楓樹壩水電廠位于廣東東江上游梅光村附近，控制流域面積5150平方公里。流域內有兩大支流，西支為貝嶺水，東支為尋鄔水。在建立的楓樹壩水庫概念性流域水文模型中，根據(jù)流域內水文站、雨量站分布、自然地理條件和水利水電工程等情況，將全流域分為桃西、黎樟峰和區(qū)間三個單元流域。對楓樹壩水庫內劃分的三個單元流域，分別采用考慮水利工程影響流域的產流模型計算各自的產流過程。在產流模型中，考慮到降雨時空分布不均和水利工程分布不均勻對產流的影響，進一步按雨量站對單元區(qū)進行分片，求出每片的地面、地下凈雨。采用各雨量站控制剩余面積上的權重，加權平均得到剩余面積上的凈雨，將水庫的棄水量和發(fā)電水量換算成剩余面積上的地面凈雨，兩者相加，再換算成單元面積上的地面凈雨。采用各雨量站控制剩余面積上的權重，對每片的地下凈雨加權平均，再加上換算成單元面積上的灌溉回歸水，得到單元面積上的地下凈雨。地面凈雨采用單元面積上的經驗單位線進行地面匯流計算，地下凈雨采用地下水庫匯流模型進行計算，可分別得到各個單元面積上的地面、地下匯流過程。將各單元徑流過程按時序迭加，即可得到預報的入庫洪水過程。

　　在實際洪水預報中，盡管流域產流模型考慮得比較精細，但匯流經驗單位線計算流量過程有時還有不盡人意的地方。要進一步提高洪水預報精度，應用現(xiàn)代系統(tǒng)理論對洪水預報的誤差進行實時校正，是一種實用而有效的方法。一般來講，當概念性水文預報模型確定之后，進行實時預報校正涉及到兩方面的研究內容：一是建立洪水實時預報校正模型；二是采用有效的實時校正技術。

　　2.模型預報流量與實測流量相關校正方法

　　如果模型預報流量與實際反推的入庫流量有較大的系統(tǒng)誤差時，可以采用傳統(tǒng)的相關分析方法，直接利用模型預報流量與反推的入庫流量，建立洪水預報的相關校正模型?？梢圆捎帽容^簡單的直線相關方法進行分析，其直線相關方程為

　　3.多階自回歸洪水實時校正方法概念性流域水文預報模型使得水文模型呈現(xiàn)為較復雜的“隱式”結構，模型參數(shù)識別存在著計算的復雜性，很難用實測數(shù)據(jù)直接地實時修正模型參數(shù)。目前在利用流域水文模型進行洪水實時預報校正時，一種有效的方法是用確定性流域水文模型加上實時校正處理的算法。

　　對楓樹壩水庫1989年5月的一次洪水過程進行模擬預報校正計算，模擬計算結果可以看到，建立的一階、二階自回歸校正模型提高預報精度的效果比較明顯，其中二階自回歸校正模型的自適應遞推和卡爾曼濾波算法效果更好；而模型預報流量與實測流量相關校正計算方法，基本上沒能提高洪水預報精度。

　　參 考 文 獻

　　1.雒文生等，受水利水電工程影響流域徑流預報方法的探討，水文，1991（3）：13～20

　　2.宋星原，河道洪水實時預報方法研究：[博士學位論文]，武漢水利電力大學，19953.文康等，地表徑流過程的數(shù)學模擬，北京，水利電力出版社，1991，12