[发明专利]考虑洪水预报模型绝对误差拟合残差分布的洪水概率预报模型

说明书

本发明是考虑洪水预报模型绝对误差拟合残差分布的洪水概率预报模型。目的是提供一种考虑洪水预报模型绝对误差拟合残差分布的洪水概率预报模型，以实现更为精确的洪水概率预报。技术方案是：1、一种考虑洪水预报模型绝对误差拟合残差分布的洪水概率预报模型，包括如下步骤：步骤1：研究区概况调查与洪水预报模型的选择；步骤2：洪水预报模型参数的率定：根据选定的洪水预报模型和研究区域调查的实际情况，对洪水预报模型的参数进行率定；其具体步骤如下：(1)收集基础资料；(2)确定如下精度指标；(3)模型参数率定方法；步骤3：考虑洪水预报模型绝对误差拟合残差的洪水概率预报模型构建。

技术领域

本发明是考虑洪水预报模型绝对误差拟合残差分布的洪水概率预报模型，属于水文预报技术领域。

背景技术

洪水预报技术是我国现有防洪体系中最为关键的非工程措施之一，其根据流域的地形地貌特征，以实时雨情、水情等信息作为输入，通过水文学、水力学、河流动力学等相结合的方法，对洪水过程、洪峰流量以及洪量等洪水要素进行预报，可以为防洪防汛指挥提供有效的决策依据。

随着人们对渗流理论、土壤水运动理论、流域产汇流特性和地下水运动规律的认识不断深入，目前水文学者基于对水文现象的不同理解和假设已经建立了大量的洪水预报模型，这些洪水预报模型是对现实中复杂水文过程的统计概化，任何模型都不可能完整而精确的描述水文过程。同时，由于多数洪水预报模型的参数只能通过对有限的历史实测资料进行参数优选获得，这忽视了洪水预报模型参数本身具有的物理意义。此外，在进行参数优选时，所采用的历史数据、寻优算法和损失函数等的误差也会导致洪水预报模型出现偏差。因此，使用洪水预报模型进行洪水预报的不确定性是不可避免的。为描述洪水预报中广泛存在的不确定性，能够最大限度利用水文预报中的各种信息，并以定量的概率分布或置信区间的形式表达水文不确定性的水文概率预报被提出了。

目前，定量评估洪水预报模型不确定性的方法大体可以为全要素耦合和总误差分析法两类。全要素耦合方法通过分别量化由降水到径流整个过程各个环节的不确定性，如降水输入的不确定性、模型结构及参数的不确定性和模型初始状态的不确定性等，并将这些不确定进行耦合，以获得最终的概率预报结果。全要素耦合方法能够很好的表达水文预报不确定性的各个来源，但其计算量大，耗时长，使得其无法满足实时预报的需求。另一类洪水预报模型不确定性分析的方法是模型总误差分析方法，其不讨论模型模拟各个阶段的不确定性，而是直接从确定性模型预报的结果出发，直接对模型整体的误差进行量化和分析，从而获得预报值的概率分布。模型总误差分析方法具有计算简便、易于获得的优势，但其并不区分误差的来源，导致对不确定性的溯源分析不够。

根据对洪水预报的实际需求分析可知，模型总误差分析方法可以很好的满足实际洪水预报的需求，也更适合用于实时预报。目前，基于对于模型误差分析建立的洪水概率预报模型已经出现，这些模型有效的考虑了由模型参数、模型结构等方面产生的不确定性。然而，由于洪水资料是有限的，根据历史洪水资料获取的误差分布也并非完全准确，传统的模型总误差分析方法却忽视了这方面的不确定性。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种考虑洪水预报模型绝对误差拟合残差分布的洪水概率预报模型，以实现更为精确的洪水概率预报。

本发明提供的技术方案是：一种考虑洪水预报模型绝对误差拟合残差分布的洪水概率预报模型，包括如下步骤：

步骤1：研究区概况调查与洪水预报模型的选择：调查研究区水文、气象、下垫面条件以及水利工程措施，包括研究区的气候类型、所在水文分区、区域植被覆盖、土壤类型、城市化水平及已有水利工程，如水库、闸坝；在此基础上，选择合适的洪水预报模型，作为物理模型对区域的洪水事件进行模拟；

步骤2：洪水预报模型参数的率定：根据选定的洪水预报模型和研究区域调查的实际情况，对洪水预报模型的参数进行率定；其具体步骤如下：

(1)收集基础资料