[发明专利]一种基于集合卡尔曼滤波的对无资料地区径流量推求方法

摘要

本发明公开了一种基于集合卡尔曼滤波的对无资料地区径流量推求方法，涉及水文模拟技术领域。所述方法：计算全流域的优化参数值；计算子流域A的出口点C点的估计流量及其分布规律；计算变量和参数的集合扰动值；计算下游子流域B的出口点即水文站D的径流量预报集合；对水文站D的实测径流值进行高斯扰动，并将得到高斯扰动值作为观测数据集合；融入观测数据集合进行同化更新；最终得到C点径流量Q_C的最优估计值。本发明简化了滤波同化过程，较好的提高了同化精度；同时也避免了常规方法对无资料地区求径流量的缺陷。

主权项

1.一种基于集合卡尔曼滤波的对无资料地区径流量推求方法，其特征在于，所述方法包括：S1，计算全流域的优化参数值全流域中存在至少一个无水文资料子流域和至少一个有水文资料子流域，所述无水文资料的子流域的上游流域和下游流域均为全流域中子流域；对全流域进行参数优化，得到参数最优值，选取任意两个参数的最优值进行数据同化处理；两个参数分别为参数β和参数γ；S2，计算子流域A的出口的估计流量及其分布规律设定无水文资料子流域为子流域A，子流域A的出口点为C点，子流域A的下游流域为有水文资料子流域B，子流域B中的出口点为水文站D；子流域B出口对应的径流量是已知的，记为QD；然后，通过公式(1)计算子流域A的出口点C点的初始估计流量QC′；QC′＝QD×(SA/SA+B)       (1)；其中，SA为子流域A的面积，SA+B为子流域A和子流域B的面积之和；S3，计算变量和参数的集合扰动值将初始估计流量QC′的均值和方差作为C点径流量QC初始设定的符合高斯分布的均值与方差；以参数β和参数γ的最优值为参考，对C点径流量QC、参数β和参数γ分别进行高斯扰动，分别得到C点径流量QC、参数β和参数γ的高斯扰动值集合；S4，计算下游有水文资料水文站D的径流量预报集合在实测降水和蒸发数据的基础上，逐天运行水文模型，将S3中得到的C点径流量QC、参数β和参数γ的高斯扰动集合值逐一代入水文模型，并得到每个时间步长上的水文站D的径流量预报集合，每个时间步长上的水文站D的径流量预报集合数量大于等于1；S5，对水文站D的实测径流值进行高斯扰动，并将得到的高斯扰动集合作为观测数据集合；S6，融入观测数据集合在已知观测算子的条件下，计算卡尔曼增益，将每个所述水文站D的径流量预报集合融入观测数据集合进行更新；S7，重复进行S4至S6，直到水文模型计算结束，最终得到C点径流量QC的最优估计值，所述最优估计值即为上游无资料子流域A出口点的径流量值。