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水库长期水文预报系统多预报的方法研究

来源:学术堂 作者:韩老师
发布于:2015-11-20 共3085字

  水库长期水文多预报是水利工作长期研究的一个课题。要想对水库长期水文进行多预报,就要建立水文气象预报平台,建立水文气象资料数据库,在此基础上开发一个水库长期水文预报系统。这个系统既要符合水文气象部门的有关技术标准,又要符合其他标准和要求,比如我国软件工程和信息技术设计的要求,比如国际山这方面的通用标准。我们传统的预报方法已经不能满足现实的要求,所以新系统要总结我国水文预报行业现有的经验,同时结合国际上新研发的方法,让水库调度具备年月日等的水文预报系统。

  1.水库长期水文预报的传统方法

  成因分析法和水文统计法是水库长期水文预报的传统方法。成因分析法是通过前期做大量工作,收集和掌握太阳活动、大气环流和水温等重要信息,分析研究这些信息后进行水文预报。水库的水量水温和大气降水、大气环流等因素密切相关,了解的这些因素就可以对水库水文进行预测。

  水文统计是水文气象研究人员通过对历史上的水文资料进行统计分析做出概率预测,这样的统计分析分两类,一类是时间序列,一类是多远回归分析。这种方法的工作量大,存在很多不稳定因素,预测的效果不是很好。成因分析法和水文统计方已经不能适应水库长期水文预报系统多预报的发展需要。

  2.水库长期水文预报系统多预报的新方法

  2.1建立预报模型库

  前面我们说到,从物理角度出发,成因分析法和水文统计法是水库长期水文预报的传统方法。建预报模型库需要在这些这些预测方法的基础上建立,这也是我国《水文情报预报规范》里的明确要求。成因分析法是一个地区天气状况如何变化的规律、一个流域地下呈现的物理形态、天空中气流运动的成因动力模型,是径流长期预测的发展趋势。水文统计法是基于径流和径流影响因素的统计关系、成因的统计模型。长期水文预报必须考虑外界的影响因素,这样就形成了两种不一样的预报模式,一种是一个要素的预报,另一种是多个要素的预报。单要素预报,要探讨不同时间段预报对象之间存在怎样的联系,在此基础上,对水文预报对象自身的历史演变规律进行分析,然后建立预报模型。多要素预报,要先进行数理统计,分析水文预报对象受到外界因素的什么影响,影响程度如何,他们之间有什么变化和规律,然后再建立预报模型。随着科学技术的不断进步,综合各种条件因素,人们可以建立多种模型,再对模型相互比较,可以得到更加可靠的预报。

  2.2报道对象的种类

  为了方面研究,根据上面的要求,我们的预报体系是建立在效果较好的预报方案的基础之上。在这个长期水文预报系统里,我们的研究对象是固定的,研究对象主要有以下几个:首先是预报在下个月枯水来临时最小流量。在当月的十号和二十五号进行公布,把多种方法预测的月极值流量和推荐月极流量作为预报结果。其次是所在年份最大流量预报和汛期到来时的逐月流量,在三月份发布结果,把汛期最大流量和发生时间,以及多种方法月预报值和推荐值作为预报结果。最后,来年逐月流量预报和来年最大流量预报,在每年的六月份和十一月份发布预报结果,预报结果包括年最大流量预报值和发生时间,包括多种方法月平均流量预报值和推荐值。我们的这些研究对象,会在一个独立出口里进行显示,同时水文长期数据库会将这些预报结果收集进去,有用户想查阅就可以进入数据库查看想要的东西。按照降水预报产品、气温资料和历年月流量资料等资料为基础,根据预见期的不同,可以进行相应的因子选择。

  2.3编制预报方案的要求

  在编制方案时,应遵循以下几点要求:一是为了保证方案的精准度,要对判断标准进行分类,包括系数的大小和合格率,同时检验是遵照国家关于水文预报的法规;二是在水文资料年限方面,为了保证选取样本的科学性,国家关于水文预报的法规必须成为使用经验和统计方法的指导标准;三是为了保证误差最小在方案中,上下百分之三十是汛期预报值的误差必须的范围,非汛期预报值的误差范围是上下百分之二十,极值发生时间的误差范围应按照国家的相关法规进行设置。

  2.4水库长期水文预报系统总体设计方案

  2.4.1水库长期水文预报系统结构框架预报产品检索、预报方法、质量评定等部分是水库长期水文预报系统的重要组成部分,当然了,水库长期水文预报系统的构成是很复杂的,组成部分非常多,比如数据统计分析、统计集成方法等也是水库长期水文预报系统必不可少的部分。每个组成部分由四个不同模块构成,分别是数据加工处理模块、预报方法模块、数据统计分析模块和统计集成方法模块。这四个模块分工不同,作用不同。比如统计集成方法模块是对具有可集成性的预报模块、相同类型的预报结果等进行运作。数据加工处理模块的作用主要是进行指数加计算、数据检索、数据采集处理等。数据统计分析模块是在合成分析、指数资料分析等方面发挥重要作用。预报方法模块的内容非常丰富,具体包括降水场预报模式、回归分析方法、相似分析方法等。

  2.4.2水库长期水文预报系统计算流程预报信息系统的来源主要包括两方面,即内部因素和外部因素。内部因素包括遗传算法、自回归、周期外延、模块聚类和其他新方法。这五部分就成为整个计算流程的拟合集成。外部因素包括多为时间序分析、线性回归、混合门线回归、逐步回归和其他新方法。这五部分就构成了整个计算流程的优选因子集成。此时,通过把拟合成集和优选因子集成相结合,就可以得出预报决策值。从整体看,整个计算流程是自上而下进行的,各个环节缺一不可,环环相扣,最终完成预报的计算过程。

  2.4.3水库长期水文预报系统流程利用电子信息技术建立的水库长期水文预报系统与电子信息系统一样,有一个简单、高效的主界面,主界面只有三部分,分别是选择预报对象、系统帮助和用户查询。用户根据自己的需要,点击后的进入进入相应的界面。用户进入预报对象的界面,用户会看到不同预报时间段的选项。如果用户选好的预报时间,点击就会进入下面的界面,会有不同的预报方法出现在界面上,用户可以根据需要进行选择。系统中有七种预报模块,网络神经分析、非线性系统、投影回归、混沌分析四个模块为一组,时间系列--马尔科夫分析、门限回归、多维混合回归为一组。用户可以根据不同的预报时间进行相应的预报模块选择,用户一旦都选择好了,模块就会开始工作,因为之前气象水文信息已经收集到了数据库中,所以系统先直接数据进行读取和检修,完成计算过程后显示出来,长期气象水文数据库将自动存储结果。过程中,信息有可能出现错误,系统也会提示出来。出现这种情况后,系统会自动返回主界面,用户需从先开始操作。信息错误的原因很多,通过分析主要原因有以下几个:一是应用服务器连接错误;二是预报对象不存在;三是模型计算错误。

  3.结语

  综上所述,为了适应水库长期水文预报系统多预报的需要,就要在水库长期水文预报的传统方法之上,探索水库长期水文预报系统多预报的新方法。建立新的水库长期水文预报系统,需要在建立预报模型库、报道对象的种类、编制预报方案的要求、水库长期水文预报系统的设计和实现等方面做好工作。

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