[发明专利]一种基于离散广义Nash汇流模型的河道洪水预报方法

摘要

本发明公开了一种基于离散广义Nash汇流模型的河道洪水预报方法，通过引入滞蓄曲线，简化广义Nash汇流模型，并建立离散的广义Nash汇流模型，基于该模型提出一种河道洪水预报方法，将河道下断面出流过程表述为时段初、时段末入流量与当前时刻及之前若干时刻出流量的线性组合，根据滞蓄曲线得出权重系数；本发明提供的这种基于离散广义Nash汇流模型的河道洪水预报方法，由于融入了部分历史有效信息，可提高预报精度，且简单直观，便于在工程实践中推广应用。

主权项

一种基于离散广义Nash汇流模型的河道洪水预报方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据待预报河段的入流量和出流量历史同步观测数据选取历史场次洪水；(2)建立待预报河段的离散广义Nash汇流模型；并基于历史场次洪水信息采用SCE‑UA算法对所述离散广义Nash汇流模型的参数n、K进行优化率定；其中，n是指Nash线性水库的个数，K为反映Nash线性水库调蓄能力的参数；步骤(2)中建立所述离散广义Nash汇流模型的方法包括如下子步骤：(2.1)建立初始条件不为零时的广义Nash汇流模型：O(t)=e-tKΣj=1nΣi=jnO(j-1)(0)ti-1(j-1)!(i-j)!Ki-j+∫0tu(t-s)I(s)ds]]>其中：I(t)、O(t)分别为河段在t时刻的的入流量和出流量，O(j)(0)为O(t)在初始时刻的j阶导数，j为自然数，u(·)为Nash瞬时单位线；(2.2)采用滞蓄曲线Rn(t)对所述广义Nash汇流模型进行简化；定义滞蓄曲线其中，为Nash线性水库个数为n的S‑曲线；将所述广义Nash汇流模型进行如下简化：O(t)=Σj=1ntj-1(j-1)!O(j-1)(0)e-tKΣi=jn1(i-j)!(tK)i-j+∫0tu(t-s)I(s)ds]]>(2.3)根据简化的广义Nash汇流模型建立出流量的预报模型并进行离散化处理，获得离散广义Nash汇流模型；所述离散广义Nash汇流模型为：O(t+Δt)=Σj=0n-1Σi=0j(-1)ii!(j-i)!Rn-j(Δt)O(t-iΔt)+[1-Rn(Δt)]I(t)+(1-KΔtΣi=1n[1-Ri(Δt)])ΔI(t+Δt);]]>其中，I(t)是指河段在t时刻的入流量，O(t)是指河段在t时刻的出流量，O(t+△t)是指河段在(t+△t)时刻的出流量，O(t‑i△t)是指河段在(t‑i△t)时刻的出流量，△I(t+△t)是指[t,t+△t]时段内的入流增量，△I(t+△t)＝I(t+△t)‑I(t)；Rn‑j(△t)是指△t时刻线性水库个数为(n‑j)时的滞蓄曲线；Rn(△t)是指△t时刻线性水库个数为n时的滞蓄曲线，Ri(△t)是指△t时刻，线性水库个数为i时的滞蓄曲线；滞蓄曲线表示Nash线性水库个数为n时，持续1个单位的入流在河槽中的滞蓄流量；(3)根据当前时刻之前(n‑1)△t时段内的出流量与[t,t+△t]时段内的入流量，利用所述离散广义Nash汇流模型预报(t+△t)时刻的出流量；其中，△t是指计算时段长。