[發明專利]一種基于誤差轉移密度函數的洪水概率預報方法

有效

• 申請號: 201810650178.9
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108921340B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 梁忠民;蔣曉蕾;牛小茹;胡義明;王軍;李彬權
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06F16/2458;G06F16/25;G06Q50/26
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;徐瑛

本發明公開了一種基于誤差轉移密度函數的洪水概率預報方法。通過構建洪水預報歷史數據庫，根據歷史數據庫分析預報誤差統計特征值隨預報流量的變化函數，基于預報誤差一階自回歸假定，推求預報誤差的轉移密度函數，然后通過全概率公式，推求預報誤差的分布函數。最后，采用隨機變量函數的分布函數推求法則，推求預報量的分布函數。實現洪水概率預報，量化洪水預報不確定性。本發明專利應用于某站的洪水概率預報中，經過數據結果驗證，本發明專利可以有效的實現洪水概率預報。

技術領域

本發明涉及水文預報預測領域，尤其涉及一種基于誤差轉移密度函數的洪水概率預報方法。

背景技術

洪水預報是非工程防洪減災措施的重要組成內容，也是水文科學研究的熱點問題。洪水預報的理論與方法，經歷了由經驗模型到具有系統理論概念的黑箱子水文模型，再到融合物理概念和經驗概化的概念性水文模型，以及具有物理基礎的分布式水文模型的發展過程。但一直以來，洪水預報提供的都是一種確定性的定值預報。由于自然水文過程的復雜性和人類認識水平的局限性，實時洪水的預報中不可避免地存在輸入、模型結構和模型參數的不確定性。這些不確定性的存在，必將導致洪水預報結果也具有不確定性，但在當前的實際防洪工作中，由于采用的是定值預報結果，因而無法對調度方案及防洪決策的可能風險做出客觀評估。所以，近些年來，實時洪水概率預報的概念得到重視。通過將確定性水文模型與不確定性統計分析相耦合，獲得未來洪水過程的概率分布，實現概率預報。不僅能提供與常規洪水預報方法相類同的定值預報結果(如采用分布的均值、中值、眾數或其它分位數)，而且可以提供該定值預報發生可能性大小的估計，以此進行防洪調度，可以對決策方案的可靠性及風險大小做出定量評價。因此，圍繞如何認識和描述實時洪水預報過程中的不確定性，建立概率預報模型與方法，提高水文模型的預報能力和豐富預報信息內容，在國際水文科學界已逐漸形成研究熱點，成為當前最前沿的科研課題之一。目前在我國，不管是研究層面還是應用層面，都還沒有形成較成熟的理論與技術方法。

發明內容

本發明的目的為了解決現有技術的不足，本發明提供一種基于誤差轉移密度函數的洪水概率預報方法，通過對現有洪水預報模型的預報誤差進行異誤差分析，建立預報誤差分布函數隨預報流量的變化關系，從而估計未來某一時刻“真實”流量的分布函數，進行洪水概率預報，量化預報的不確定性。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案為：一種基于誤差轉移密度函數的洪水概率預報方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：歷史數據庫構建，根據歷史洪水預報數據F和對應的實測流量數據O，建立洪水預報歷史數據庫(F,O)；

步驟2：預報誤差異誤差分析，在歷史數據庫背景下，判斷洪水預報誤差Ξ的統計特征值隨預報流量F的變化趨勢，進而估計預報誤差分布函數隨預報流量的變化趨勢，若預報誤差的統計特征值在不同預報流量時具有差異，那么說明預報誤差分布函數具有異分布性；

步驟3：預報誤差函數的推求：在歷史數據庫背景下，構建預報誤差序列(ε₁,ε₂,…ε_t)的一階自回歸關系，在此基礎上，估計預報誤差的轉移概率密度函數，進而推求預報誤差的條件分布函數；

步驟4：預報量分布函數的推求：采用隨機變量函數的分布函數推求法則，通過預報誤差的條件分布推求預報量的分布函數。

進一步的，步驟2包括以下步驟：