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水利工程论文-洪水预报的黑箱模型初探.doc

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水利工程论文-洪水预报的黑箱模型初探.doc

水利工程论文-洪水预报的黑箱模型初探摘要:洪水预报模型是防汛系统的核心灵魂,传统的预报系统存在预报率低、参数设置较盲目、复杂的缺陷。在通信及传感器技术飞速发展的今天,大量水库已经建立起基于最新技术的水情自动测报系统,为基于实测数据而不关心水文机理的“黑箱模型”创造了条件。本文提出了“黑箱模型”的基本思路。关键词:洪水预报模型加权向量流域水文模型属于数学模型,它在水旱灾害防治和水资源开发利用中有广泛应用,也是研究流域产沙过程和污染物质在水中输移过程的必要前提。水文模型大致有以下四种分类方法;是按研究的范围分类;二是按研究的对象分类;三是按研究的内容分类;四是按建模的技术分类。流域水文模型的研究大约始于上世纪50年代,70年代至80年代中期是其蓬勃发展时期,一些比较著名的模型,如美国的斯坦福以及中国的新安江模型等都在这一时期提出并得到应用。80年代后期至今,全世界范围内流域水文模型的发展处于缓慢阶段,除了对原有模型有一些修改外,几乎没有什么突破性的进展,也没有有影响的新模型出现。1传统模型的局限1.1预报效果不理想现有流域水文模型都是概念性模型,水文现象十分复杂,使得人们至今还不能用数学物理方程严格地描述其中每一个子过程。因此,现有流域水文模型在许多结构环节上仍主要借助于概念性元素模拟或经验函数关系描述。这样的模拟往往只涉及现象的表面而不涉及现象的本质或物理机制,因此,现有流域水文模型包含的许多参数都缺乏明确的物理意义,只能主要依据实测降雨和径流资料来反求,而这样求得的模型参数必然带有经验统计性,只能反映有关影响因素对流域径流形成过程的平均作用。这是现有流域水文模型拟合一组资料中的大部分虽可达到令人满意的程度,但对该组资料中的个别特殊情况,或者该组资料以外的另一些资料却不一定能获得令人满意的拟合结果的症结所在。1.2用最优化方法确定模型参数对实测降雨径流资料的依赖性很大现有流域水文模型一般都包含有两个以上的参数需要由实测降雨和径流资料来反求。在数学上处理这类“逆问题”的方法通常是最优化方法,它首先要求设计一个目标函数,然后在一定约束条件或无约束条件下寻求一组模型参数使该目标函数达到极值。现有流域水文模型目标函数通常根据模型的状态变量或输出变量的模拟值与实测值之间的误差来构造,一般与模型本身的结构没有什么联系,所考虑的约束条件一般也与模型本身的结构没有什么联系,因此,按此

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