基于参数实时优化的洪水预报系统研究——以黑河干流洪水为例Real-time parameter optimization-based study on flood forecast system——A case study on Heihe River flood
强德霞,赵彦博,南卓铜,吴小波
摘要(Abstract):
及时准确的洪水预报系统可为防洪减灾提供重要的依据,针对目前洪水预报系统主要侧重于单模型研究、模型参数固定不变、长历时预报误差累积等问题,建立了具有多模型选择及参数优化功能的洪水实时预报系统,通过实时改进模型参数来改善预报效果。应用于黑河干流两场次洪水预报的结果表明,各预报模型在每场次洪水中的预报精度不同,且在参数优化后精度都相应地提高。由精度可知,TOPMODEL模型更适合该流域洪水预报,其精度由0.920 9、0.910 3提高到0.987 9、0.958 9。实验证明该系统在干旱半干旱区洪水预报中具有应用前景。
关键词(KeyWords): 黑河;洪水实时预报系统;模型库;参数优化;分布式水文模型;降雨径流预报;水文预报精度;决策支持系统
基金项目(Foundation): 国家自然科学基金(41471059)
作者(Author): 强德霞,赵彦博,南卓铜,吴小波
DOI: 10.13928/j.cnki.wrahe.2017.04.003
参考文献(References):
- [1]章四龙.中国洪水预报系统设计建设研究[J].水文,2002,22(1):32-34.
- [2]章四龙.洪水预报系统关键技术研究[D].南京:河海大学,2005.
- [3]TOTH E,BRATH A,MONTANARI A.Comparison of short-term rainfall prediction models for real-time flood forecasting[J].Journal of hydrology,2000,239(1-4):132-147.
- [4]CHEN L,ZHANG Y C,ZHOU J Z.Real-time error correction method combined with combination flood forecasting technique for improving the accuracy of flood forecasting[J].Journal of hydrology,2015,521:157-169.
- [5]王建平.通用实时洪水预报系统设计与开发[J].水电厂自动化,2010,31(1):64-69.
- [6]WU J,LU G,WU Z.Flood forecasts based on multi-model ensemble precipitation forecasting using a coupled atmospheric-hydrological modeling system[J].Natural hazards,2014,74(2):325-340.
- [7]解河海,郝振纯,杨涛.TOPMODEL在岔巴沟流域的模拟研究[J].三峡大学学报(自然科学版),2007,29(3):197-199.
- [8]胡兴林,郝庆凡.黑河干流洪水预报模型研究[J].中国沙漠,2001,21(增刊):48-52.
- [9]陆桂华.水文模型参数优选遗传算法的应用[J].水利学报,2004,35(2):50-56.
- [10]JIN J L,CHENG J,WEI Y M.Forecasting flood disasters using an accelerated genetic algorithm:Examples of two case studies for China[J].Natural hazards,2008,44(1):85-92.
- [11]李新,陈国栋,丁用剑,等.黑河流域水资源信息系统设计[J].中国沙漠,2000,20(4):378-382.
- [12]崔涛,赵映东.黑河流域“96·8”洪水分析[J].水文,2000,20(3):63-64.
- [13]张杰,李栋梁.祁连山及黑河流域降雨量的分布特征分析[J].高原气象,2004,23(1):81-87.
- [14]潘启明,田水利.黑河流域水资源[M].郑州:黄河水利出版社,2001.
- [15]姬鹏,王中根,夏军,等.区域水系统多源信息数据库设计与实现[J].地理科学进展,2010,29(11):67-71.
- [16]赵彦博,南卓铜,赵军.一个新的支持多学科模型集成的流域决策支持系统框架研究[J].遥感技术与应用,2013,28(3):165-173.
- [17]尚庆生,郭建文,李建轩.黑河流域生态水文观测数据库设计与优化[J].遥感技术与应用,2013,28(3):65-69.
- [18]孙义,黄显峰.基于最大Lyapunov指数的混沌预测在洪水实时预报中的应用[J].水利水电技术,2016,47(1):102-106.
- [19]孙映宏,姬战生,向小华,等.山前小流域水文—水力学耦合洪水预报研究[J].水利水电技术,2016,47(11):9-13.
- [20]王建平,李春红,王文鹏.通用实时洪水预报系统设计与开发[J].水电厂自动化,2010,31(1):68-73.
- [21]黎世忠,杨斌斌.嫩江右侧主要支流洪水预报系统的设计与实现[J].东北水利水电,2011,29(12):52-53,74.
- [22]朱仕杰,南卓铜,陈昊,等.基于Web Service的在线水文模型服务研究[J].遥感技术与应用,2010,25(6):853-859.
- [23]任彦润,赵彦博,南卓铜.联合科学数据中心的在线水文模型服务研究[J].遥感与应用,2015,30(3):547-556.
- [24]GILL M K,KAHEIL Y H,KHALIL A,et al.Multiobjective particle swarm optimization for parameter estimation in hydrology[J].Water resources research,2006,42(7):257-271.
- [25]胡明亮.新沂河实时洪水预报系统研究[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2008.