基於產匯流耦合的洪水預報模型參數實時校正方法研究

《基於產匯流耦合的洪水預報模型參數實時校正方法研究》是依託河海大學，由吳曉玲擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於產匯流耦合的洪水預報模型參數實時校正方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：吳曉玲
• 依託單位：河海大學

項目摘要

本課題以我國江河防洪為研究背景，鑒於對洪水預見期及預報精度的需求，開展水動力學模型與降雨徑流模型相結合的洪水預報理論研究，分析兩者相互影響的特點及規律，建立流域水文、水動力學耦合的洪水預報校正模型。首先通過耦合模型的誤差傳遞方式，分析坡面與河道匯流兩種銜接模式的誤差傳播類型，結合濾波技術，建立有針對性的誤差校正理論並構建校正方法；利用實時獲得的河道水情信息校正水動力學模型參數，並基於流域水量平衡原理，以水量校正作為中間環節，將水量不平衡量誤差向上反饋至降雨產流模型；最終在原有模型結構的基礎上，通過分析水文模型參數的敏感度及不確定性，建立產流參數校正模型，實現水文、水動力學模型聯動的校正方法，以達到延長洪水預見期及提高預報精度的目標。研究成果將豐富流域洪水誤差校正理論，對闡明模型誤差的累積效應、揭示水文、水動力學參數的敏感性規律具有重要的理論意義，對提高防洪減災決策手段等具有重要的實用。

結題摘要

為客觀描述流域降水徑流過程，並為洪水預報提供實時、準確的計算數據，基於水量平衡原理，結合卡爾曼濾波方法，提出了產、匯流模型與實時校正技術相結合的洪水預報方法，並進一步刻畫產流對流域下墊面客觀條件的回響，從而提高洪水預報精度。 （1）建立了河網水動力學校正模型 以河網水動力學三級解法為基礎，將散落的校正信息通過河網節點傳遞，實現全系統水力要素的整體校正更新。將該方法套用於長江下游洪水預報，結果顯示預報洪水過程確定性係數均達到0.9以上。 （2）提出了水文、水動力學耦合模型的校正方法 首先，根據子流域與河道的拓撲關係，建立水文與水動力學耦合模型；再結合河網水動力學校正模型，通過實時獲得的水流實測信息，完成河網水力要素校正。依據耦合模型間的銜接方式，將河網匯流環節的校正信息反饋至水文產流模型中，實現流域洪水預報過程中水文模組的校正，提高流域整體洪水預報精度。將該方法用於三峽庫區以及長江下遊河段，其結果顯示洪峰誤差較校正前平均降低61%。 （3）提出了考慮下墊面特徵的流域產流計算方法 基於變動產流面積理論和非飽和帶土壤水運動理論，提出了分散式流域蓄水容量計算新方法：通過建立地形數據、土壤類型信息與流域柵格土壤缺水量之間的關係，獲得柵格蓄水容量。分析不同氣候環境下產流主導因素修正模型結構。以凍融區產流為例，包氣帶厚度及土壤含水量的凍融變化規律是影響當地水文模型產流計算的顯著因素，構建凍融活動區流域產流計算模型。將該方法套用於三江源流域，其結果顯示徑流模擬確定性係數在0.8以上。