淮河中游复合河道地区水利工程星罗棋布,河道形态复杂多样,洪水预报成果不确定性问题突出。因此,必须根据研究区域实际情况,在重点断面资料分析的基础上,结合机理和方法研究,针对复杂下垫面条件带来的流域产汇流系统多重耦合作用及其时空效应、洪水过程不确定性归因等问题开展研究。同时,还需要注重研究成果在淮河中游复合河道地区洪水预报中的实用性。基于这样的考虑,研究选取淮河中游地区王家坝、润河集、鲁台子断面为重点研究断面,具体研究思路阐述如下。
(1)依据淮河中游地区水文特征,在淮河中游重点断面——王家坝、润河集、鲁台子构建集总式水文模型(三水源新安江模型),并与已有的淮河流域预报模型(经验相关模型)进行对比,确定三个研究断面最佳的实时洪水预报模型;考虑到淮河中游干流两岸行蓄洪区密布的特点,对该河段进行概化,以王家坝断面预报流量作为上边界输入,以鲁台子断面的水位流量(Z-Q)关系为下边界条件,耦合水文预报模型和水力学模型(MIKE)对润河集断面进行洪水预报,构建适用于淮河中游的水文-水力学耦合的洪水预报模型体系。
(2)采用两类概率预报途径,对淮河流域开展洪水概率预报模型研究:选取淮河上游黄泥庄流域作为典型流域,采用要素耦合的概率预报途径,分析各不确定性因子对预报结果的敏感度,筛选洪水预报不确定性的主要影响因子并分别量化,进行洪水概率预报;同时,采用误差分析的概率预报途径,在淮河干流主要控制断面王家坝、润河集、鲁台子断面,分别开展基于单个确定性预报、多个确定性预报的洪水概率预报应用研究。通过以上两类途径的研究,最终探求适用于淮河中游地区的概率预报模型,构建淮河复合河道概率预报模型体系。(www.daowen.com)
(3)开展预报不确定性降低技术研究,分别从模型参数和预报误差入手,开展参数优化研究。通过参数自动优化算法SCE-UA优化模型参数,并进行洪水预报。在此基础上,基于衰减记忆最小二乘算法,对模型计算误差进行校正。将参数优化、误差校正与概率预报模型进行结合,通过预报区间离散度的比较,对降低预报不确定性的方法进行验证。
(4)将淮河中游王家坝、润河集、鲁台子断面的洪水预报模型与概率预报模型进行耦合,并基于FEWS系统集成平台,构建淮河流域中游地区集实时洪水预报、参数优化、误差校正、概率预报于一体的可视化洪水概率预报系统,实现淮河中游复合河道地区实时洪水概率预报,为淮河防洪调度决策提供更丰富的预报信息。
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