分汊河道实时洪水预报方法研究及应用

摘要

本文以西江、北江下游段为例,研究了一种适用于该类河道的水力学实时洪水预报模型.水力学模型以描述河道洪水波运动的Saint-Venant方程组为基础,按Preissmann加权四点隐式格式进行离散,用Newton迭代法直接对离散形成的非线性代数方程组进行求解,提高了数值解的精确性.同时为了提高预报的精度,针对水力学预报模型的特点,论文探讨了两种实时校正方法,即衰减记忆最小二乘法和卡尔曼滤波方法,并对两种校正方法的计算结果进行了对比和分析.实时洪水预报模型在西江、北江下游段的计算结果表明,模型在该类分汊河道的洪水预报上是可行的,对类似河道的洪水预报具有借鉴作用.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究现状

1.2.1非恒定流计算

1.2.2实时洪水预报方法

1.2.3实时洪水预报系统

1.3主要研究内容及技术路线

1.3.1研究目标

1.3.2主要研究内容

1.3.3总体思路及技术路线

第二章水力学预报模型

2.1 Saint-Venant方程组的Preissmann隐式差分格式

2.1.1 Saint-Venant方程组

2.1.2方程组的离散

2.2差分方程组的Newton-Raphson迭代形式

2.2.1 Newton-Raphson方法的基本原理

2.2.2圣维南差分方程组的Newton-Raphson迭代形式

2.3特殊结点迭代系数的推求

2.3.1上下游边界条件

2.3.2河道汊点

2.3.3集中旁侧入流

2.3.4堰、坝、闸等水工建筑物

2.4系统方程的装配及其求解

2.4.1系统方程的装配

2.4.2系统方程的求解

第三章模型的应用

3.1流域概况

3.1.1自然地理

3.1.2气象水文

3.1.3防洪治理工程

3.1.4河段概化

3.2参数率定

3.2.1参数率定洪水场次选择

3.2.2率定结果

3.3模型的检验

3.3.1模型检验洪水场次选择

3.3.2检验结果

3.4计算成果及误差分析

3.4.1成果分析

3.4.2误差分析

第四章实时校正方法

4.1衰减记忆最小二乘法原理及应用

4.1.1衰减记忆最小二乘法原理

4.1.2衰减记忆最小二乘法的应用

4.1.3成果分析

4.2卡尔曼滤波理论及应用

4.2.1卡尔曼滤波概述

4.2.2卡尔曼滤波法的应用

4.2.3成果分析

4.3两种校正方法的比较

第五章实时洪水预报系统开发

5.1系统开发目标及原则

5.2系统的总体框架

5.3系统的功能

5.4系统软件技术

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢