[发明专利]一种基于关联规则模型和数值模拟的浅水湖泊目标水位逆向预测方法及系统

说明书

本发明公开了基于关联规则模型和数值模拟的浅水湖泊目标水位逆向预测方法，包括以下步骤：（1）确定逆向预测分期、水位目标；（2）采用多维情景构建和数模试验相结合的方法，挖掘预降水位后期多驱动因子下湖泊水位响应规律；（3）确定水位安全阈值；（4）构建关联规则模型，挖掘预降水位前期关联规则；（5）根据步骤（4）挖掘得到的关联规则和步骤（2）挖掘得到的预降水位后期湖泊水位响应规律，识别未来情景下预降期内水利工程调控方式。本发明综合关联规则模型和数值模拟技术的优点，攻克了传统技术手段在中长期水位模拟预报中对于预报降雨资料的依赖这一核心难点，为基于特定目标的浅水湖泊水位调控提供了具有实际操作性的技术手段。

技术领域

本发明涉及一种基于关联规则模型和数值模拟的浅水湖泊目标水位逆向预测方法及系统，涉及水利技术与数据挖掘领域。

背景技术

大型浅水湖泊是河网地区洪水和水资源的调蓄中心，湖泊水位是流域旱涝情势重要的指示指标。科学预测湖泊水位，用以指导复杂河网水利工程群的联合调度，进而调控湖泊水位，对于保障平原河网地区水安全，特别是防洪安全具有十分重要的现实意义。近年来，随着气候变化和强降雨等极端天气气候事件频发，以及湖泊水位研究的深入和防洪调度实践积累，汛前湖泊水位目标确定和中长期预测(超过15天，视较为准确的降雨预报周期而定，下同)已经成为流域防洪调度的必然需要。

目前，与流域洪水管理相关的水位调控研究主要以水库为研究对象，水库水位主要由上游少数几条入库河流来水和坝址泄水量决定，通过水库控制性工程调节下泄水量实现水库水位调控目标。数值模拟技术是湖泊水位预测和调控研究中常用的技术之一，然而浅水湖泊中长期水位预测难点在于无法事先获得未来较长时间尺度的准确降雨资料，因此无法直接运用传统的数值模拟技术进行水位模拟预测，且实际进出水量与支流进出水量及出入湖控制性工程调控能力有关，因此，平原河网地区浅水湖泊水位预测和调控机制相比较于水库而言，更为复杂多变，是浅水湖泊水位中长期预测的核心难点和亟需突破的关键技术。

尽管近年来少数平原区浅水湖泊开展了汛前预降水位的尝试，但均是运用传统的预测和调控方法，且主要依赖经验判断和多次试错，对于是否能够实现预降湖泊水位至特定目标要求存在较大不确定性。

发明内容

发明目的：本发明针对浅水湖泊水位预测技术的核心难点，提出一种基于关联规则模型和数值模拟的浅水湖泊目标水位逆向预测方法及系统，将基于数据挖掘技术的关联规则模型与数值模拟技术相结合，用于实现汛前浅水湖泊水位精准预测和调控，具有很强的可操作性。

技术方案：第一方面，提供了一种基于关联规则模型和数值模拟的浅水湖泊目标水位逆向预测方法，该方法包括以下步骤：

(1)、确定逆向预测分期、水位目标；

(2)、采用多维情景构建和数模试验相结合的方法，挖掘预降水位后期多驱动因子下湖泊水位响应规律；

(3)、确定水位安全阈值；

(4)、构建关联规则模型，挖掘预降水位前期“流域降雨-湖泊水位”关联规则；

(5)、根据步骤(4)挖掘得到的关联规则和步骤(2)挖掘得到的预降水位后期湖泊水位响应规律，确定未来情景下预降期内水利工程调控方式。

在第一方面的一些可实现方式中，步骤(1)进一步包括：

(1-1)、划分逆向预测分期：将预测时段划分为预降水位前期、预降水位后期，其中，预降水位前期包括预降前期起始时间T₀、预降前期终止时间T_a；预降水位后期包括与所述预降前期终止时间T_a一致的预降后期起始时间、以及结束时间T_b；