一種推求河道區(qū)間入流的計算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種推求河道區(qū)間入流過程的計算方法。以上、下游站點(diǎn)的水位觀測資料等為基礎(chǔ)，根據(jù)建立的狀態(tài)方程和觀測方程，采用數(shù)據(jù)同化算法推求區(qū)間入流過程。本發(fā)明方法能夠進(jìn)行區(qū)間入流的推求的應(yīng)用，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法能保證區(qū)間入流的光滑，避免流量出現(xiàn)負(fù)值等異常數(shù)據(jù)，同時也可準(zhǔn)確估計馬斯京根方法的參數(shù)，提高區(qū)間流量估計的精度。
【專利說明】一種推求河道區(qū)間入流的計算方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水文測量【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種推求河道區(qū)間入流的計算方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 河道區(qū)間入流是開展水文預(yù)報、水庫調(diào)度等工作的基礎(chǔ)性資料。如在洪水預(yù)報過 程中，研究區(qū)間入流對下游洪峰的影響，對于認(rèn)識下游洪峰的形成規(guī)律，制定下游防洪控制 點(diǎn)的工程措施和應(yīng)對方案具有重要意義。由于受到水文資料缺少的限制，區(qū)間流量資料無 法直接獲取；而區(qū)間入流的估計中存在很大的不確定性，難以保證水文預(yù)報結(jié)果的準(zhǔn)確性。 精準(zhǔn)的區(qū)間流量資料也是正確開展水庫防洪調(diào)度的基石，在水庫防洪調(diào)度中，下游防洪控 制點(diǎn)的安全流量一般包括兩部分：一部分是水庫根據(jù)調(diào)度規(guī)則下泄的流量通過馬斯京根方 法演進(jìn)至下游控制點(diǎn)的流量；另一部分則是區(qū)間流量。作為基礎(chǔ)輸入數(shù)據(jù)，區(qū)間流量資料對 水庫洪水調(diào)節(jié)演算、水庫調(diào)度規(guī)則的編制等有著重大的影響。
[0003] 利用水力學(xué)方法推求區(qū)間入流，主要是建立對應(yīng)的圣維南方程組，采用數(shù)值解法 求解。該方法需要較多的河道斷面特征數(shù)據(jù)，如邊坡系數(shù)、糙率等。對于水力學(xué)方法，求解 所需的資料要求較高，需要對河道進(jìn)行多個斷面的測量，特別是當(dāng)區(qū)間河段較長、河道特征 變化較大時，資料的獲取存在一定的困難。目前河道區(qū)間入流主要是采用基于馬斯京根方 程的方法來進(jìn)行計算，該方法根據(jù)河道上、下游站的實測水位和水位?流量關(guān)系，首先將上 游的流量過程Q^ i演進(jìn)至下游站處得到V ，然后用相應(yīng)時段的下游站流量QT，i與演 進(jìn)得到的流量V Ii相減，兩者的差值Ii即為區(qū)間流量Qii。
[0004] 采用現(xiàn)行方法推求區(qū)間入流時，在計算時段選取較短時（如一小時）所得到的區(qū) 間入流估計值會出現(xiàn)負(fù)值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出了一種能充分利用觀測水位信息、且能避 免河道區(qū)間入流出現(xiàn)負(fù)值的推求河道區(qū)間入流的計算方法。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案具體包括如下步驟：
[0007] 步驟1，收集獲取河道上、下游站點(diǎn)的水位和水位?流量關(guān)系數(shù)據(jù)；
[0008] 步驟2,根據(jù)步驟1獲得的信息建立數(shù)據(jù)同化的狀態(tài)方程和觀測方程：
[0009] 其中，所述的狀態(tài)方程為：
[0010]

【權(quán)利要求】
1. 一種推求河道區(qū)間入流過程的計算方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1，收集獲取河道上、下游站點(diǎn)的水位和水位?流量關(guān)系數(shù)據(jù)； 步驟2,根據(jù)步驟1獲得的信息建立數(shù)據(jù)同化的狀態(tài)方程和觀測方程： 其中，所述的狀態(tài)方程為：
式中：QmQgi1分別為第i、時段的區(qū)間入流，ε為均值為〇的正態(tài)分布誤差；Ccu、CmCcu^C^1分別為第i、i-Ι時段的馬斯京根方程參數(shù)，μ、η為均值為O的正態(tài) 分布誤差；分別為第i、i-l時段的上游站流量，QT，i、QT，H分別為第i、i-l時 段的下游站流量；為采用馬斯京根法將上游流量演進(jìn)至下游控制 占. 所述的觀測方程為：Zi =g(QTii) +Y 式中=Zi為下游站觀測水位，函數(shù)g(x)表示水位?流量關(guān)系，γ為均值為O的正態(tài)分 布誤差； 步驟3,根據(jù)步驟2得到的狀態(tài)模型和觀測模型，采用數(shù)據(jù)同化算法推求河道區(qū)間入流 過程。
2. 如權(quán)利要求1所述的推求河道區(qū)間入流過程的計算方法，其特征在于：所述步驟3 中的數(shù)據(jù)同化算法為考慮約束的數(shù)據(jù)同化算法。
【文檔編號】G06F19/00GK104462863SQ201510006572
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2015年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月7日
【發(fā)明者】鄧超, 劉攀, 張旺, 李澤君 申請人:武漢大學(xué)