多模型洪水预报方法研究及系统实现

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1、西安理工大学硕士学位论文图1．1国外1954．2012年的洪水预报研究情况Fig．1—1Reserchstatusoffloodforcastinginforeignfrom1954to2012图1．2的数据来源于http：／／cnki．net／网，图中显示1954年至2012年困内发表的有关洪水预报研究的论文共有1605篇，其中，1954年到1979年发表论文比较少，平均每年0．2篇，1980年到1988年平均每年发表论文5篇，1989年到2004年平均每年发表论文39篇，2005年到2009年发表论文数量

2、增加，平均每年发表论文127篇，lm近t年来的论文幽1．2国内1954．2012年的洪水预报研究情况Fig．1-2Reserchstatusoffloodforcastingincivilfrom1954to2012上述国内外有关洪水预报的论文研究数据虽然只来自于两个论文数掘库，且有片面性，但仍可以在一定程度上表明洪水预报的研究发展情况。从【』述分析知，洪水预报的研究从无到有，经历了七八十年代的兴起，九十年代的大发展，2010年i矿的发展高潮，至近两三年，研究似乎进入了瓶颈期。事实上，就目前国内情况来看，我国

3、洪水预报研究主要分为洪水预报方案及洪水预报模型两个方向。洪水预报方案是根据洪水预报的任务，在熟悉流域基本情况的i，J．提下，根7第一章绪论据洪水形成的规律及演进的特点，选择适宜具体情况的洪水预报模型及监测站点，及时收集降雨、蒸发、水位及流量等有关资料，最终建立一套由当前采集的水文信息资料来推算未来将要发生洪水的时f白J及大小的计算方法。在实际应用时，根据预报方案进行作业预报，制作形成预报成果，其具体制作流程如下图1．3：对正在发生洪水的区域进行水文气象观测』l将观测结果传到预报中心』运行制作好的预报方案进行分

4、析计算图l-3洪水作业坝报实施流样幽Fig．1—3Thefloodoperationforecastimplementationflowchart目浔七大江河流域摹本上都已形成了比较完备的洪水预报方案，近年来随着遥感、遥测、信息传输和汁算机技术的不断进步，还出现了实时预报方案，为防洪调度决策提供了大量的科学依据，发挥了巨大的作用。但因洪水预报方案制作过程烦琐，固更新较慢，往往会一直沿用‘个预报方案，且作业预报成果的制作也比较麻烦。而洪水预报模型按照建模的角度又可分为集总式水文模型和分布式水文模型。集总式的水文

5、模型忽略了气候因子与下挚面条件的空问不均匀分布情况，将气候因子及下挚面情况视为均匀分布，因而集总式的水文模型的模型结构及参数意义是模糊的，最终也只能得出空问均化的模拟结果，从而导致模型具有一定的局限性。分柿式的水文模型则与集总式的模型刚好相对，因其能够客观的反映气候条件及下挚面条件的变化对流域降雨、径流及汇流的影响，因而可以较为真实的模拟流域降雨径流的过程。但『F因为分布式水文模型考虑了空f日J的不均匀分向情形，而很多小流域或子流域又没有足够的实测水文资料来进行参数的率定，相信随着计算机技术、DEM模型、3S

6、技术、数据库技术、网络技术等的发展以及在目前已经建成和在建的庞大的水文站网的环境下，水文资料会不断累积，资料的短缺只是暂时的绊脚石。综上，洪水预报方案制作过程烦琐，分衙J式的模型陷入参数获取的困境中，而传统的集总式模型又有其自身的局限性，在目日，J．的这种困境下，多模型洪水预报的研究就为流域洪水预报带来一丝曙光。多模型洪水预报是综合应用多种模型和方法的洪水预报技术，由于单一模型应用于洪水预报往往存在片面性，预报精度不高，可信性低，因此，多模型洪水预报问题近年来己成为国内外的研究热点。围绕多模型洪水预报理论研究

7、与实际应用，这罩对国内外相关研究现状进行阐述和分析。西安理工大学硕士学位论文1．2．1国外研究现状在国外，1969年J．N．Bates和C．W．J．Granger首次提出了组合预测的理论和方法，即将多种预测方法加以组合形成一种新的预测方法H1。1989年，Clemen¨1指出，很多情况下，只简单地对多个单项预测结果进行算术平均就可以得到比单项预测结果更高的预测精度。2000年时，Makridakis¨1等对3003个时间序列进行组合预测的研究结果表明，在平均意义上，组合预测的结果要优于被用于组合预测的单项预测

8、的结果。2004年，Stock等¨01认为，在平均意义上，组合预测的结果甚至要比表现最优的单项预测的结果好得多。与其他预测问题类似，对于水文预报来说，不同的流域及同一个流域在不同的时问前提条件下适用一些预报模型的准确度可能要好一些，另一些可能要差一些，或者有好几个模型的准确度又差不多，所以，目i，J-研究怎样将各个预报模型的特点集成起来逐渐成为水文预报研究的热点方向。Shmaseldin¨门等人分别