河道洪水实时预报的半自适应模型研究

提出和讨论了基于马斯京根流量演算河道洪水实时预报的半自适应滤波模型.在该模型中量测误差系列的协方差矩阵可以通过信息更新系列实时估计出来,只有模型误差系列的协方差矩阵需要预先给出.提出了一个处理区间入流较为合理、方便的方法.通过验证和应用说明了该模型的合理性.     

水箱模型在大尺度流域实时洪水预报模型研制中的应用

水箱模型用于实时洪水作业预报的具体成果尚不多，本文研究的目的在于将水箱模型用于大尺度流域实时洪水预报。本文介绍了应用水箱模型建立实时洪水预报模型的方法。按照河段流量传播时间将寸滩以上干、支流划分为若干子河段，各子河段按照计算时段长分成若干单元河段，各单元河段区间降雨径流预报采用水箱模型．河道流量演算采用连续马斯京根法。河系预报模型精度在85％以上，能够满足实时洪水预报的要求。     

关于马斯京根法几个问题的讨论

马斯京根法在国内短期洪水预报中得到了广泛应用,效果较好。同时对该法某些方面也还存在不同的看法,如负反应,入流条件等问题。本文是对《水利水电技术》(水文副刊)1979年第2期刊登的“马斯京根法——河道洪水演算的线性有限差解”一文部分内容的讨论。现予以发表,并欢迎进一步开展讨论。     

时变参数法在滹沱河洪水预报中的应用

滹沱河多年干涸、下垫面变化大,并且自献县枢纽建成后,很少发生较大洪水,实测大水资料缺少,给预报带来很大困难。利用上下游相关法或者单一河道洪水演算已无法达到预报要求。对此,在滹沱河预报中提出了霍顿饱和下渗与马斯京根分段连续演算方法相结合的河道洪水演算方法来解决预报精度问题。当发生大洪水时,泛区滞洪,将作为水库调节来水,献县枢纽洪水预报同时还要进行调洪演算,以预报泛区水位及枢纽出流情况。洪水预报分析资料是基于96.8洪水的实测及考证水文资料。该方法利用当前水文数据对参数进行实时校正滚动预报,解决了沧州上游黄璧庄水库泄洪至滹沱河洪水预报的问题。     

河流集合预报方法在洮河流域径流预报中的应用研究

为研究洮河流域径流预报,根据河流集合预报方法,利用红旗水文站实时监测资料,基于中国洪水预报系统开发的三水源蓄满产流、滞后演算和马斯京根模块构建全流域洪水预报模型,并应用该模型分析预测红旗水文站径流及其概率分布统计。结果表明:径流拟合过程拟合较好,取得了较好的预报效果,模型满足河流集合预报应用的条件,结论可为洮河流域水资源开发利用、防汛保安提供参考依据。     

扩域搜索遗传算法优化马斯京根参数及其应用

马斯京根法作为河道洪水预报的重要方法,参数和系数的率定是关键和难点,直接影响其预报精度。在详细阐述扩域搜索遗传算法基本思想和性能分析的基础上,以模拟结果与实测值的误差最小作为进化目标,直接搜索马斯京根法预报方程系数,获得河道上下游流量关系方程。对黄河下游夹河滩至高村的洪水过程进行研究,传统方法的平均绝对误差为240 m³/s,平均相对误差为0.13;遗传算法的平均绝对误差为95 m³/s,平均相对误差为0.05。结果表明：遗传算法精度明显高于传统方法。在实际应用中,对于河道洪水波的传播规律性变化较大的河道,应根据不同量级洪水来模拟洪水的传播规律,并对相应量级的洪水进行预报。     

基于AR(1)模型的卡尔曼滤波法在危岩体变形分析中的应用

将AR(1)模型的模型参数作为状态向量,用卡尔曼滤波法进行危岩体变形分析.实例计算表明,这种方法能够提高AR(1)模型的拟合精度和预报精度.     

应用马斯京根法进行水位—流量关系单值计算中的几个问题

笔者曾在《水文》1982年第6期上发表了“应用马斯京根法对受涨落率影响的水位～流量关系单值化处理”一文。随后,不少同行应用文中介绍的方法对一些测站进行了验证,获得了比较满意的成果。但也有提出了一些意见和建议。现拟在本文中对马斯京根法与抵偿河长法用于水位～流量关系单值计算中的有关概念,马斯京根法中的特定河长与抵偿河长的关     

河槽汇流曲线法在北方中小河流水文预报的应用研究

作为一种"黑箱"河道演算方法,河槽汇流曲线具有原理简单,应用灵活的特点,应用研究结果表明:1若不考虑基流,进行陡涨陡落洪水演算时,利用马斯京根法所推求的河槽汇流曲线与马斯京根法的精度是相当的;2调整河槽汇流曲线上的值,能有效地模拟河道下渗,提高模拟精度;3曲线可模拟洪水滞后现象及流量分配过程;4河槽汇流曲线时段转换中,应用三次样条插值拟合S累积曲线可有效避免转换的河槽汇流曲线出现时段值"均化"现象,同时需对拟合中出现的凸形与凹形的"特殊"情况进行修正,以保证拟合S累积曲线的合理性。     

具有行蓄洪区的河道流量演算方法探讨

以马斯京根流量演算法为基础提出了具有行蓄洪区时防洪系统流量演算的一般方法,是马斯京根法在具有行蓄洪区的河道洪水演算的推广应用.对行洪区的入流处理进行了讨论并提出了计算分流比的实用方法.最后以淮河中游王家坝到鲁台子河段为例,根据工程布局、水文站和水位站的分布将该河段分成10段,对12场洪水进行模拟预报计算,精度较高     

地下水水质污染模糊综合评判法

众所周知,模糊综合评判是用AOR=B这样一个数学模式表示,其中A称为输入,是由参加评价各因子的权重经归一化处理得到的一个1×m阶行矩阵,R被称为模糊变换器,它是由各个因子评价结果(或称各单个因子对各级水的隶属度)组成的一个n×m阶模糊关系矩阵,B称为输出即我们所求的综合评判结果,电是一个1×m阶行矩阵形式。若已知输入和模糊变换器,可求输出。其评判步骤是:1,求单因子     

马斯京根法非线性解中的迭代收敛问题

在河道洪水演算中,当河段内水力特性比较复杂,如波速和特征河长随流量(水位)变化很大时,就需要考虑演算参数的非线性变化,才能取得较好的演算效果。在《水利水电技术》水文副刊1980年第四期刊登的“马斯京根法的非线性应用”一文,提出了一种实用的非线性演算方法(该文推荐的第四种方法),其原理是将非线性的基本方程组,即(Q_上-Q_下)dt=d(?)dW=K(Q′)dQ′(?)(1)写成差分形式,用迭代法求解。如用 i 表示河段,j 表示时段,见图1,     

河槽汇流曲线法在大凌河流域水文预报中的应用研究

河槽汇流曲线作为一种"黑箱"河道演算方法具有应用灵活、原理简单等优点,以大凌河流域水文预报为例运用该方法进行模拟研究。结果表明:在不考虑基流的情况下,采用河槽汇流曲线在演算陡涨陡落洪水时其精度与马斯京根法相同;为提高模拟精度和有效的模拟河道下渗可对河槽汇流曲线上的值进行适当的调整,对于洪水的流量分配过程及滞后现象可利用曲线进行模拟;在时段转换过程中为有效避免河槽汇流曲线出现段值"均化"现象可利用三次样条插值拟合S累计曲线法,另外为保证拟合S累计曲线的合理性需要适当的修正拟合过程中线的凹形和凸形的特殊情况。     

马斯京根方程参数确定及其程序化实现

常用的试算法在确定马斯京根方程参数时一般得不到最优结果,且计算较繁杂。正是针对这缺陷,尝试应用搜索法来确定其参数,并将方法程序化,在洪水预报实例应用中,该方法所确定的参数值较试算法更优,也更简便,从而实现了求参过程的优化和简化。     

马斯京根法参数的一种数学估计方法

应用最小二乘原理进行了马斯京根法参数的最优估计。这种数学估计方法避免了常用的度错法的盲目性和不确定性,并具有确定模型参数快速、最优和唯一性等特点。在实际河道洪水演算中取得了较好的应用效果。     

用马斯京根法推算入库洪水

入库洪水计算方法比较多,都各有一定适用条件和计算精度。对于那些河道型水库,即水库入流条件比较单一,水库回水末端至坝址沿程区间径流比较小,且坝址处具有洪水过程线时,可以用马斯京根法反推入流过程线,以此作为入库洪水。应用马斯京根法推算入库洪水,其概念比较明确,方法简便,资料条件也较易得到满足,虽有一定的近似性,但仍不失为目前推算入库洪水的方法之一。     

河道洪水反流向演算过程迭代方法

在流域防洪调度中需要考虑河槽的调蓄作用,河道洪水反流向演算可以简化河库联合调度模型的求解;马斯京根法是河道洪水演算的常用方法,但不能直接用于解决洪水反流向演算问题;提出了马斯京根法和迭代试算相结合的过程迭代算法;实例表明方法是实用有效的。     

马斯京根法的龙格—库塔数值积分解

马斯京根法(以下简称M法)是一种基于槽蓄方程和水量平衡方程的河道流量演算法。由于使用方便,精度也较高,在生产实践中得到了广泛的应用。在方法上,由整河段演算发展到了分河段连续演算;在理论上,成功地证明了M法演算方程系为对流扩散方程具有二阶精度的差分格式。从而使M法有了坚实的水力学基础,同时也使M法参数K和x有了明确的物理意义。由此可知,M法线性演算不过是对     

分布式水文模型的GPU并行化及快速模拟技术

分布式水文模型对流域水文过程的应用深度及广度不断加深,常与数值天气及气候预报相结合,面临巨大的计算量。近年来GPU技术的进步使普通电脑能够实现高效而又廉价的并行计算。提出了资料插值、单元产流以及单元汇流采用GPU并行计算,马斯京根法河道汇流采用一种非并行的递归方法。基于笔记本电脑和NVIDIA GPU/CUDA结合C#语言,由分布式新安江模型在沂河流域的模拟应用表明,降水量空间插值及新安江产流的并行执行效率为普通CPU上C#的8~9倍。使用直接递归法实现马斯京根汇流演算比以往采用汇流次序表的执行效率提升0.5~0.9倍。     

时变参数法在洪水预报中应用

由于人类活动影响导致海河流域行洪河道发生了明显变化,造成洪水准确预报面临方法急需改进难题.本文通过下垫面条件变化对行洪影响状况和机制研究,提出了霍顿饱和下渗与马斯京根分段连续演算相结合的"时变参数"方法.大量实例效验结果表明,该方法较好地解决了河道干涸导致行洪中存在较强下渗影响问题,进而提高了预报精度.时变参数河道洪水演算方法以中国洪水预报系统为平台,根据上断面实测流量资料及下断面初始流量资料对下断面未知的流量过程进行预报.