结合糙率校正的河网水情数据同化

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结合糙率校正的河网水情数据同化

陈一帆, 程海洋, 万晓丽, 方华建

文章导航 > 水科学进展 > 2015 > 26(5): 731-738

陈一帆, 程海洋, 万晓丽, 方华建. 结合糙率校正的河网水情数据同化[J]. 水科学进展, 2015, 26(5): 731-738. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.05.015

引用本文:

陈一帆, 程海洋, 万晓丽, 方华建. 结合糙率校正的河网水情数据同化[J]. 水科学进展, 2015, 26(5): 731-738. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.05.015

CHEN Yifan, CHENG Haiyang, WAN Xiaoli, FANG Huajian. Research on data-assimilation combined with roughness correction for dynamic river system[J]. Advances in Water Science, 2015, 26(5): 731-738. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.05.015

Citation:

CHEN Yifan, CHENG Haiyang, WAN Xiaoli, FANG Huajian. Research on data-assimilation combined with roughness correction for dynamic river system[J]. Advances in Water Science, 2015, 26(5): 731-738. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.05.015

结合糙率校正的河网水情数据同化

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.05.015

1.
浙江省水利河口研究院, 浙江杭州 310020;
2.
浙江省水利防灾减灾重点实验室, 浙江杭州 310020

基金项目: 浙江省博士后科研资助项目(BSH1401035);浙江省重点科技创新团队项目(2010R50035)

作者简介:
陈一帆(1987—),男,浙江浦江人,博士后,主要从事水力学与河流动力学方面研究.E-mail:zjucoolboy@163.com

中图分类号: TV122

Research on data-assimilation combined with roughness correction for dynamic river system

1.
Zhejiang Institute of Hydraulic & Estuary, Hangzhou 310020, China;
2.
Zhejiang Provincial Key Laboratory of Hydraulic Disaster Prevention and Mitigation, Hangzhou 310020, China

摘要: 为解决河网水动力模型重要参数糙率与水力状态量水位、流量的同步校正问题,以糙率和水力状态量作为河网非线性动态系统变量,采用扩展卡尔曼滤波,构建结合糙率动态校正的河网水情数据同化模型.通过算例计算,系统分析了水位动态噪声水平、糙率动态噪声水平、糙率初始值及测站个数对模型校正的影响.结果表明:模型能够有效用于水位状态量的实时校正;靠近测站的糙率校正值趋于真值,远离测站的糙率校正值趋于初始值;通过调整糙率动态噪声水平,可以有效控制糙率的修正量,防止糙率修正过大而引起计算失效问题.
- 河网 /
- 糙率校正 /
- 扩展卡尔曼滤波 /
- 数据同化
Abstract: In order to synchronously correct river roughness parameters and hydraulic state variables (including discharge, stage or water depth) of river network hydrodynamic model, extended Kalman filter method is used to develop a data assimilation model. This model takes roughness parameters and hydraulic state variables as model state variables for synchronization correction. In a simulation example, it systematically examined and analyzed the factors including roughness dynamic noise level, water level dynamic noise level, initial value of roughness and station number, which have important influence on model correction capability. The results reveal that the present model is able to carry out data assimilation of dynamic river system efficaciously. Corrected roughness values near stations tend to be true values, and those far away from stations tend to be initial values. By adjusting roughness dynamic noise level, it can effectively control roughness correction degree, avoiding calculating failure.
- river network /
- roughness correction /
- extended kalman filtering /
- data assimilation

[1]	徐兴亚, 方红卫, 张岳峰, 赖瑞勋, 黄磊, 刘晓波. 河道洪水实时概率预报模型与应用 . 水科学进展, 2015, 26(3): 356-364. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.03.007
[2]	史良胜, 张秋汝, 宋雪航, 方旭东. 地下水位在非饱和水流数据同化中的应用 . 水科学进展, 2015, 26(3): 404-412. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.03.011
[3]	褚楠, 黄春林, 杜培军. 基于集合卡尔曼平滑算法的土壤水分同化 . 水科学进展, 2015, 26(2): 243-249. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.02.012
[4]	陈一帆, 程伟平, 徐庆华, 万晓丽. 一个稳健的河网水情数据同化耦合模型 . 水科学进展, 2014, 25(6): 842-847.
[5]	左俊杰, 蔡永立. 平原河网地区汇水区的划分方法——以上海市为例 . 水科学进展, 2011, 22(3): 337-343.
[6]	南统超, 吴吉春. 集合卡尔曼滤波估计水文地质参数的局域化修正 . 水科学进展, 2010, 21(5): 613-621.
[7]	赖锡军. 水动力学模型与集合卡尔曼滤波耦合的实时校正多变量分析方法 . 水科学进展, 2009, 20(2): 241-248.
[8]	李辉, 陈晓玲, 张利华, 李长安. 基于三方向搜索的DEM中洼地处理方法 . 水科学进展, 2009, 20(4): 473-479.
[9]	赖锡军, 傅国圣, 孙波. 非恒定水流计算的最优控制问题及其变分求解 . 水科学进展, 2008, 19(4): 537-545.
[10]	唐洪武, 雷燕, 顾正华. 河网水流智能模拟技术及应用 . 水科学进展, 2008, 19(2): 232-237.
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结合糙率校正的河网水情数据同化

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.05.015

1. 浙江省水利河口研究院, 浙江杭州 310020;

2. 浙江省水利防灾减灾重点实验室, 浙江杭州 310020

基金项目: 浙江省博士后科研资助项目(BSH1401035);浙江省重点科技创新团队项目(2010R50035)

作者简介:
陈一帆(1987—),男,浙江浦江人,博士后,主要从事水力学与河流动力学方面研究.E-mail:zjucoolboy@163.com

收稿日期: 2015-01-16
刊出日期: 2015-09-25

中图分类号: TV122

关键词:

扩展卡尔曼滤波 /

摘要: 为解决河网水动力模型重要参数糙率与水力状态量水位、流量的同步校正问题,以糙率和水力状态量作为河网非线性动态系统变量,采用扩展卡尔曼滤波,构建结合糙率动态校正的河网水情数据同化模型.通过算例计算,系统分析了水位动态噪声水平、糙率动态噪声水平、糙率初始值及测站个数对模型校正的影响.结果表明:模型能够有效用于水位状态量的实时校正;靠近测站的糙率校正值趋于真值,远离测站的糙率校正值趋于初始值;通过调整糙率动态噪声水平,可以有效控制糙率的修正量,防止糙率修正过大而引起计算失效问题.

English Abstract

陈一帆, 程海洋, 万晓丽, 方华建. 结合糙率校正的河网水情数据同化[J]. 水科学进展, 2015, 26(5): 731-738. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.05.015

引用本文:

陈一帆, 程海洋, 万晓丽, 方华建. 结合糙率校正的河网水情数据同化[J]. 水科学进展, 2015, 26(5): 731-738. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.05.015

CHEN Yifan, CHENG Haiyang, WAN Xiaoli, FANG Huajian. Research on data-assimilation combined with roughness correction for dynamic river system[J]. Advances in Water Science, 2015, 26(5): 731-738. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.05.015

Citation:

CHEN Yifan, CHENG Haiyang, WAN Xiaoli, FANG Huajian. Research on data-assimilation combined with roughness correction for dynamic river system[J]. Advances in Water Science, 2015, 26(5): 731-738. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.05.015

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