基于雨量测站应急机制的洪水预报方法Rain-gauge station emergency mechanism-based flood forecast method
刘可新,梁犁丽,李匡,徐海卿,马岚
摘要(Abstract):
为提高洪水预报方案的容错能力,改善雨量资料缺测或粗差情况下的预报效果,提出了基于雨量测站应急机制的洪水预报方法。通过构建测站降雨相似度矩阵(SRSM),量化表示测站间实测降雨的相似性。在此基础上,采用有限测站相似度加权法及时合理替换问题雨量资料,然后将处理后的雨量信息代入系统进行计算,从而保证洪水预报的及时性,同时改善预报效果,降低了预报方案对资料的敏感性。将该方法应用于上犹江流域,结果显示:对于典型洪水(洪号20010611),一般预报方法的洪峰、洪量预报误差分别为-24.8%、-6.3%。采用应急预报方法后,洪峰、洪量预报误差减小到-10.6%、1.3%。在雨量资料缺测情况下,对于流域的10场历史洪水,洪峰、洪量平均预报误差从18.3%、18.2%降为6.0%、6.7%,合格率从40%上升为100%。结果表明,基于雨量测站应急机制的洪水预报方法模拟效果明显优于一般预报方法,能够考虑实际应用中的突发情况,有效提高了洪水预报精度,保证了预报的及时性,改善了预报方案的容错能力,值得进一步研究与推广。
关键词(KeyWords): 实时洪水预报;应急机制;分布式水文模型;水文相似性;不可用雨量测站;遥测信号短期干扰;人机交互预报系统;遥测系统自动识别测站异常功能
基金项目(Foundation): 国家自然科学基金项目(51309254);; 国家重点研发计划项目(2017YFC0405801,2017YFC0405804);; 中国水利水电科学研究院基本科研业务费专项项目(AU0145B402017)
作者(Author): 刘可新,梁犁丽,李匡,徐海卿,马岚
DOI: 10.13928/j.cnki.wrahe.2018.08.011
参考文献(References):
- [1]包为民.水文预报[M].北京:中国水利水电出版社,2006.
- [2]包红军,王莉莉,沈学顺,等.气象水文耦合的洪水预报研究进展[J].气象,2016,42(9):1045-1057.
- [3]张刚,解建仓,罗军刚.洪水预报模型组件化及应用[J].水利学报,2011,42(12):1479-1486.
- [4]张行南,井立阳,叶丽华,等.基于数字高程模型的水文模拟对比分析[J].水利学报,2005,36(6):759-763.
- [5]李致家,黄鹏年,姚成,等.灵活架构水文模型在不同产流区的应用[J].水科学进展,2014,25(1):28-35.
- [6]刘可新,包为民,阙家骏,等.基于主成分分析的K均值聚类法在洪水预报中的应用[J].武汉大学学报(工学版),2015,48(4):447-450.
- [7]赖善证,瞿思敏,包为民,等.函数曲面参数率定方法在SAC模型中的应用[J].水利学报,2014,45(8):973-983.
- [8]BAO Weimin,ZHAO Liping.Application of linearized calibration method for vertically mixed runoff model parameters[J].Journal of hydrologic engineering,2014,19(8):481-486.
- [9]GOSWAMI M,O'CONNOR K M,BHATTARAI K P,et al.Assessing the performance of eight real-time updating models and procedures for the Brosna River[J].Hydrology and earth system sciences,2005,9(4):294-411.
- [10]CHEN S Y.Kalman filter for robot vision:a survey[J].IEEE Transactions on industrial electronics,2012,59(11):4409-4420.
- [11]XIONG J,KOYAMA T,NISIYAMA S,et al.Retraction note to:Real-time slope water table forecasting by multi-tank model combined with dual ensemble Kalman filter[J].Landslides,2012,9(2):303-303.
- [12]张小琴,刘可新,包为民,等.产流误差比例系数的系统响应修正方法[J].水科学进展,2014,25(6):789-796.
- [13]SI Wei,BAO Weimin,GUPTA H V.Updating real-time flood forecasts via the dynamic system response curve method[J].Water resources research,2015,51(7):5128-5144.
- [14]刘可新,张小琴,包为民,等.产流误差平稳矩阵的系统响应修正方法[J].水利学报,2015,46(8):960-966.
- [15]包为民,嵇海祥,胡其美,等.抗差理论及在水文学中的应用[J].水科学进展,2003,14(4):528-532.
- [16]瞿思敏,包为民,石朋,等.降雨观测误差修正方法研究[J].武汉大学学报(工学版),2005,38(6):32-34.