闽江七里街流域洪水实时预报修正方法研究(可编辑)

闽江七里街流域洪水实时预报修正方法研究

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三峡大学学报自然科学版

第卷第期 . . 年月

闽江七里街流域洪水实时预报修正方法研究

胡海英包为民王涛胡宇新。

.河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,南京; .河海大学水文水资源学院,南

京 ; .湖南农业大学工程技术学院,长沙

摘要:根据江七里街流域水文实测资料信息,利用新安江三水源模型对该流域实时洪水预报进

行了研究,分别采用自回归模型和自适应洪水修正方法对预报洪水过程进行了实时修正.分析结

果表明,对预报洪水过程进行实时修正,能大大提高预报精度,采用自适应洪水修正方法具有较强

的卖时跟踪系统动态变化的能力,其修正效果优于自回归模型,

关键词:洪水预报; 自回归模型; 自适应实时修正方法; 七里街流域

中图分类号: 文献标识码: 文章编号: ? ? ’’。

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的实测信息,对预报模型的结构、参数、状态变量、输

洪水预报是一项重要的防洪减灾非:工程措施,其

投资不大,收效显著.准确、及时的预报可以确保合理入向量或预报值进行某种校正,使其更符合客观实

调度与有计划采取分、蓄、疏、排洪等措施;可以及时际,以提高预报精度】.

实时修正技术的研究方法有很多 ,常用的有

采取防洪抢险、避洪疏散等紧急行动,力求使灾害损

误差自回归实时修正算法、递推最小二乘估计算法、

失降低到最低程度,具有很大的经济效益和社会效

卡尔曼滤波算法等,这些实时校正方法的共同特点是

益.洪水预报,由于受实际流域影响大,特别是山区性

能实时地处理水文系统最新出现的预报误差,并以此

小流域,洪水陡涨陡落,再加上实时系统众多误差信

作为修正预报模型结构、参数或预报输出值的依据,

息的影响,难以获得高精度的预报结果,需要实时修

正.实时预报修正是指每次预报作出之前,根据当时从而使预报系统迅速适应现时的状况.根据七里街流

收稿日期:?

基金项目:国家自然科学基金项目 ;“一五”国家科技支撑计划课题 ;河海大学水文水资源与水利工程科学

国家重点实验室开放研究基金;江苏省研究生培养创新程

通讯作者:胡海英一 ,女.博士研究生.主要研究方向为水文水资源.维普资

讯 ////.

第卷第期胡海英等闽江七里街流域洪水实时预报修正方法研究域的洪水资料建立了概念性水文模型,利用实时资料

深层蒸发, 、、分别为上层、下层、深层蓄

信息对七里街流域洪水实时预报校正模型与方法进

水容量, 、、分别为地表径流、壤中流、地下径

行了探讨.

流, 和分别为马斯京根河道演算的人流和出流.

流域概况

闽江是福建省最大的河流,发源于赣、闽、浙三省

交界的杉岭、武夷、仙霞岭等山脉,位于东经。 ~ 。 ,北纬。 ~ 。 .流域内植被较好,河谷

相间,水系呈扇形分布,其中建溪即七里街以上流

域发源于仙霞岭和武夷山脉,全长. ,流域

图七里街流域水文模型结构流程图

控制面积为,流域形状系数 . ,河道平

均坡降 . ‰,为闽江最大的支流.

流域洪水实时预报校正方法

闽江流域属亚热带季风气候,气候温和,雨量丰

富,阳光充足.受地理位置、地形和气候条件影响,流

流域水文系统是一个非常复杂的自然系统.在运

域内降水时空分布很不均匀,春夏之间受南方副热带

用水文模型进行洪水预报时,由于各种各样的原因,

季风的影响,西南暖湿气流源源输入,与北方南下的

实际情况是每次预报都或多或少地具有误差.传统的

冷空气在流域上空交绥,形成静止锋,造成大量降雨,

水文预报方法对实际情况中出现的一些误差难以适

在光泽、武夷山、浦城、建阳等县市常产生历时长、雨

当弥补,实时预报就是要对这样一些在原模型中没有

面广的锋面大暴雨,成为福建省的高雨区和洪灾集中

考虑的、无法考虑的或即使考虑了也是不适当的,而

地,且暴雨经常随洪水向下游移动,迭高下游洪峰;夏

对洪水估计又有一定影响,致使预报存在一定误差的

秋的太平洋热带气旋或台风侵袭,也会造成局部性

因素如模型的结构、参数、状态变量或输入值等进行

暴雨洪水灾害.该流域多年平均降水量在 ~

考虑.洪水预报除了有一个结构合理、有效的流域水之间, ~ 月降水量占全年的左右.降

文预报模型,还需要有一套合理、有效的实时修正技

水量年际变化大,丰水年是枯水年的 ~ 倍.受气候

术,两者缺一不可.一般模型与实时修正模型的过程

变化影响,蒸发量年内变化较大,夏季气温高,蒸发量

区别如图和图所示】 ,图中和表示时

大,冬季气温低,蒸发量小,多年平均水面蒸发量在

刻以前实测的模型输入和输出; 表示可供实时修之间.七里街流域共有个雨量站,

正利用的其他信息; 表示未经校正的模型

个蒸发站,预报站为七里街.

计算结果; / 表示经校正的模型计算结果.

七里街流域概念性流域水文模型

根据七里街流域地理、气候、水文特点及降水、径

流系数、洪水过程线分析,属典型的湿润地区,拟采用

新安江三水源模型.模型按照三层蒸散发模式计算流图一般水文模型框图图实时修正模型框网

域蒸散发;产流部分采用蓄满产流结构,各雨量站单 . 自回归模型实时修正算法

站控制面积为单元流域,分别进行计算;分水源用自模型根据计算值和实测值之间误差序列是

由水水箱结构,把坡面水源划分为地面径流、壤中流、相关的,并与按时间顺序排序的误差之间有相关关

地下径流;坡面单元汇流采用线性水库,河道汇流采系,可用一个阶自回归模型来模拟.它根据实测流

用分河段马斯京根法.新安江三水源模型把流域分成量和预报流量问的误差信息,建立残差预报模型,将

预报的残差叠加到模型预报流量上,及时地校正和改

若干单元,对每个单元流域分别作产汇流计算,得出