【《洪水滚动预报信息评价分析案例》3100字】

洪水滚动预报信息评价分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u22388洪水滚动预报信息评价分析案例 118901.1实时洪水预报信息可利用度评价 1303591.2洪水预报预见期规律分析 3313341.3实例分析 4203211.3.1滚动预报过程分析 4289701.3.2洪水预报精度评价结果 1091711.3.3洪水预报预见期规律分析结果 161.1实时洪水预报信息可利用度评价在水库实施汛限水位动态控制时洪水预报是不可或缺的基础条件，洪水预报受水文观测资料、降雨时空分布特性、下垫面特性、人类活动等众多因素的影响，预报结果与实测必然存在误差[11]。主要误差的来源包括水文气象因素影响、模型结构、模型参数等，在目前实际工作中，难以将这些误差细化区分清楚，针对某一个单一的因素，往往难于描述和预见，只能粗略地用预报误差来概括。洪量是形成水库水位的主要要素，洪量预报误差也就是在预见期预报的洪量与实际来洪量的误差。洪量的误差直接决定着水库水位控制的安全。而洪水预报的预见期就是洪水预报时间与实际来洪时间差，为了比较不同预见期的滚动洪水预报的误差，服务于汛限水位动态控制域的确定和风险分析，本章选取不同预见期，分析预见期内洪量预报的绝对误差和相对误差[12]。洪水预报误差目前常用的分布有正态分布和P-范分布。正态分布的密度函数： （1.1）P-范分布的密度函数： （1.2）水文预报精度是对水文预报误差的度量，根据大量统计分析和物理成因分析，水文预报误差的分布规律一般是两端有限的偏态分布。研究表明，用正态分布与偏态分布的差别不大，所以，对于保证率要求不是很高的水文预报来说目前多以正态分布作为水文预报精度评定的基础。目前很多水库都安装了水情自动测报系统，实时洪水预报采用定时自动或人工交互方式开展作业预报，图1.1为一次预报与实测洪水过程示意图，图中t0为预报时间，T0为预报时段数。流量流量实测过程预报过程时间t0t0+T0图1.1洪水预报误差示意图洪量预报误差分析步骤如下：（1） 设对第场洪水做了次预报，则预见期为的洪量预报误差系列的样本长为： （1.3）式中：为历史洪水场次。（2） 对每次预报截取时段统计误差，采用下式（1.4）、式（1.5）来分别计算洪量预报绝对误差与相对误差： （1.4） （1.5）式中：为第次预报洪量绝对误差；为第次预报洪量相对误差；为预见期；为第次预报第时段的预报洪量；为第次预报第时段的实际洪量。（3） 按照式（1.6）～（1.7）计算误差系列的统计特征值。 （1.6） （1.7）式中：为洪量预报误差，可以是绝对误差也可以是相对误差；为预见期为时预报误差的均值；为预见期为时预报误差的均方差。（4） 用正态分布拟合洪量预报误差概率密度函数。在实时调度中，我们根据正态分布拟合洪量预报误差概率密度函数，可得到不同频率下的洪量预报误差，并分析洪量预报误差给水库带来的风险程度，会在精度修正和水库调洪时为决策者提供决策参照依据。1.2洪水预报预见期规律分析洪水预报预见期是指洪水预报时间到洪水发生的时间间隔。目前的洪水预报，一般都是据实测的降雨作为输入（已知条件）来预报未来的洪水，只有洪水预报预见期就是指降雨的平均汇流时间。在实际中常用的具体确定预见期的方法，一般是把主要降雨结束到预报断面洪峰出现的时间间隔作为洪水预见期，如图1.2所示T部分。在特定的流域中，洪水预报的预见期与降雨强度、降雨时空分布、暴雨中心位置与走向及水流的运动速度有关。受这些影响每一场洪水的预见期都是不同的，例如暴雨中心在上游预见期就会长些，相反就会短些。另外，降雨强度和降雨历时每一次不同，也会影响预见期的长短。本章根据历史洪水资料来分析洪水预报预见期的规律。具体步骤如下：（1）对每一场洪水，预见期根据实测的流域平均降雨和流量过程确定，如图2.5。（2）对于流域的一系列历史洪水，重复步骤（1）得到一组预见期系列。按照式（1.8）～（1.9）计算预见期系列的统计特征值。 （1.8） （1.9）（3）用正态分布拟合洪水预报预见期的概率分布密度。图1.2洪水预报预见期1.3实例分析1.3.1滚动预报过程分析通过拟合洪水过程和概率分布函数的比较，就可以直观的分析不同预见期的精度，对水库入库流量的滚动预报精度进行评估。首先把数据作图比较不同预见期的滚动洪水预报过程和实测入库流量过程。我们选用从2008到2016年间的10场洪水作为比较的研究样本，分别选用洪号为20080620、20090625、20100710、20110616、20110625、20120807、20130706、20140705、20150808、20160630。分别点绘洪水滚动预报流量对比图所下：图1.3-1洪水滚动预报方案实测与预报流量过程对比图（2008）图1.3-2滚洪水滚动预报方案实测与预报流量过程对比图（2009）图1.3-3洪水滚动预报方案实测与预报流量过程对比图（2010）图1.3-4洪水滚动预报方案实测与预报流量过程对比图（2011）图1.3-5洪水滚动预报方案实测与预报流量过程对比图（2011）图1.3-6洪水滚动预报方案实测与预报流量过程对比图（2012）图1.3-7洪水滚动预报方案实测与预报流量过程对比图（2013）图1.3-8洪水滚动预报方案实测与预报流量过程对比图（2014）图1.3-9洪水滚动预报方案实测与预报流量过程对比图（2015）图1.3-10洪水滚动预报方案实测与预报流量过程对比图（2016）根据以上十个滚动预报方案的流量过程对比图可以总结出，预报的流量值总体趋势是预见期越短预报值越来越接近实测流量数据，但由于水库断面预报方案的确定十分困难，所以呈现在对比图中仍然存在较大的差异，从图形上看还是有明显的差异的。1.3.2洪水预报精度评价结果作图比较不同预见期滚动洪水预报过程和实测入库流量过程仅对响洪甸水库的滚动预报方案进行了一个简单的定性评价，描述出的精度差异结果差强人意，能看出存在误差，但是预报精度也不能直观地反应和比较，所以也对滚动预报的洪量误差按预见期规律分析步骤给出了如下数值化的评价。图1.4确定性系数与预见期关系分析图图1.5洪量相对误差与预见期关系分析图图1.6洪峰相对误差与预见期关系分析图图1.7峰现时间差与预见期关系分析图表格的数据展现和对比都相对明显，我们可以看出：1）从10场洪水的单一确定性系数和平均值来看全部为负数，这说明滚动预报方案有待优化，在对响洪甸水库入库流量的预报上精度需要加强。从表1.2中可以看出，各预见期下确定性系数均为负值，预报精度明显不高。接着选取洪量预报误差作为次要参考值，洪量预报误差随预见期变长而增长。综合确定性系数和洪量预报误差，响洪甸水库的洪水滚动预报选用预见期为6h，既保证确定性系数相对较高同时洪量相对误差的绝对值小于10%，这样既能保证安全原则，也能更充分利用洪水资源。2）滚动预报的洪量相对误差和平均值也都是负值，说明响洪甸流域水库的滚动预报参数需要重新调整，预报结果有系统性偏小的趋势。另外，洪量预报的误差随着预见期的变长而增大，这也是符合作图比较得出的结论。3）滚动预报的洪峰预报相对较为准确，其中9h的洪峰预报相对误差属于准确范围，说明当前根据来水推洪峰预报方法相对成熟，滚动预报的峰现时间预见期和误差成反比也符合基本结论。综上可得，响洪甸水库洪水滚动预报存在某些程度的系统性偏差，还需要结合数据和预报模型对参数进行调整和再评估。在技术分析上尚可用滚动预报数据作为汛限水位动态控制研究输入，分析在预报预泄基础上对水库雨洪资源预见期延长利用的方法。洪水预报的洪量相对误差概率密度分配曲线符合正态分布，不同预见期的分布如下：图1.8不同预见期的洪量相对误差概率密度分布曲线从不同预见期的洪量相对误差概率密度分布曲线图中可以一目了然：随着预见期延长，洪量预报相对误差的数学期望值（即概率密度函数峰值横坐标）向负值发展，预见期越长预报精度越低。这个结论和前文理论上的响洪甸流域滚动预报精度分析结果相一致。1.3.3洪水预报预见期规律分析结果对研究资料按照上述方法统计洪水预见期。在这里，因为洪号20140704的洪