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城鎮(zhèn)化平原河網水動力參數動態(tài)反演

作者:陳一帆; 韓海騫; 張翼; 李鵬輝 浙江省水利河口研究院浙江省水利防災減災重點實驗室; 浙江杭州310020; 浙江大學建筑工程學院; 浙江杭州310058

摘要:隨著中國平原河網地區(qū)城鎮(zhèn)化建設的不斷推進,洪水實時模擬和預測預警成為了城鎮(zhèn)地區(qū)雨洪管理的主要研究內容和重要技術支撐,其中水動力參數動態(tài)反演是洪水實時模擬和預測預警的難點之一。作者利用糙率先驗知識,探索了城鎮(zhèn)化平原區(qū)河網水動力模型重要參數糙率的動態(tài)反演技術。首先,基于糙率空間變化的連續(xù)性和緩變性,提出了以糙率空間分布平滑性作為先驗知識,建立了表征糙率空間變化的平滑度矩陣。然后,將糙率空間分布平滑性作為軟約束條件,并結合適用于非線性動態(tài)系統實時校正的擴展卡爾曼濾波算法,建立了一個穩(wěn)健的城鎮(zhèn)化平原河網糙率參數動態(tài)反演模型,從而進行河網水動力模型重要參數糙率的動態(tài)反演。通過一個四級河道組成的河網的應用分析,系統檢驗了糙率空間分布平滑度權重系數、糙率初始估值和測站個數對河道糙率動態(tài)反演效果的影響。結果表明:1)通過調整糙率空間分布平滑度權重系數,可以有效控制糙率動態(tài)反演的穩(wěn)定性和空間反演特性;2)靠近監(jiān)測點的河道糙率反演值趨于真實值,遠離監(jiān)測點的河道糙率反演值趨于空間分布平滑;3)靠近監(jiān)測點的河道糙率反演值受初始估值影響較小,遠離監(jiān)測點的河道糙率反演值受初始估值影響較大;4)糙率初始估值越精確,監(jiān)測點個數越多,則動態(tài)反演開始階段的波動調整幅度越小,糙率系統誤差越小,反演效果越好。所提出的模型綜合了河道糙率先驗知識和糙率反演的特征,可有效用于城鎮(zhèn)化平原河網糙率參數的動態(tài)反演。

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工程科學與技術雜志, 雙月刊,本刊重視學術導向,堅持科學性、學術性、先進性、創(chuàng)新性,刊載內容涉及的欄目:水利與土木工程、機械工程、化學工程與材料工程、信息工程等。于1957年經新聞總署批準的正規(guī)刊物。

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