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基于节点水位信息的复杂河网实时校正方法

ISSN号：1003-1243
期刊名称：水力发电学报
时间：2013
页码：153-162
分类：P338.1[天文地球—水文科学;水利工程—水文学及水资源;天文地球—地球物理学]
作者机构：[1]武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,武汉430072, [2]河海大学水文学院,南京210098, [3]河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,南京210098, [4]南京水利科学研究院,南京210029, [5]镇江市工程勘测设计研究院,江苏镇江212003
相关基金：国家自然科学基金（51009045,41201030,51190091）; 水资源与水电工程科学国家重点实验室开放基金资助项目（2012B094）; 博士点基金（20110094120019）; 国家重点基础研究发展计划（973）（2009CB421105）; 公益性行业科研专项经费项目（200905013-8,201101024,201101224）
相关项目：基于产汇流耦合的洪水预报模型参数实时校正方法研究

关键词：水动力学, 防洪工程, 实时校正, 卡尔曼滤波, 河网, hydrodynamics , flood control project, real-time correction, Kalman filter, river network

中文摘要：

为提高复杂河网水流预报精度,采用四点线性隐格式求解圣维南方程组,利用河道断面水位、流量与首末节点水位的关系,结合卡尔曼滤波技术建立以河网节点水位为状态量的卡尔曼滤波实时校正模型。采用在线获得信息,校正节点水位进而更新河网内各断面水位、流量,提高预报初始条件精度。选择长江下游澄通河段进行演算,共229个断面,采用2004年8月至9月资料进行实时校正,结果显示节点水位校正能够将其校正影响带动到河网其他断面上,使河网内各断面的水流状态得以修正,且带动效果良好,由此表明本文复杂河网实时校正方法可行。

英文摘要：

To improve flood forecast accuracy, Kalman filter was introduced to a hydraulic model for establishing a real-time correction model. In the correction model, water level at river nodes are used as state variables and the system state equation of Kalman filter was derived from the Saint-Venant equations, which were solved with a linear implicit four-point scheme. By using the relationship between the water levels at river system nodes and the variables （water level and discharge） at the observed cross sections of new data available, the water levels at all the nodes and all the cross sections can be updated online based on the new data. This model was applied to a network of 229 cross sections with hydrological data from August to September for the Chengtong section of the Yangtze River. The calculations show that the model corrects the simulated values at both local and nearby cross sections and effectively updates the state of the whole network system. Thus, the presented correction model demonstrates an effective method for real-time correction of river network.

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