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抗差理论在洪水预报中的应用研究

瞿思敏  
【摘要】: 洪水预报系统的抗差性研究,就是把抗差理论引入洪水预报中,利用抗差系统具有的抗差能力,使许多严重的不正常因素误差影响,根本就不能进入系统,这样,减少了系统的污染机会,降低了不正常因素的影响,可大大提高系统的稳定性和洪水预报的精度。首先把抗差理论引入AR模型的参数估计中,利用抗差系统具有的抗差能力,提出了AR模型误差方程参数动态抗差估计方法。结果表明,当观测值中不含粗差时,采用最小二乘法、Huber估计方法、IGG估计方法率定的参数结果相差不大,采用该参数的AR模型进行实时校正,校正效果也比较接近。一旦观测值中出现粗差,采用传统的最小二乘法率定参数的AR模型进行校正,校正效果有大幅度下降;而采用具有抗差效果的Huber估计、IGG估计率定参数的AR模型进行校正,校正效果只有微小下降,能保证洪水预报的精度。分析水库入库实测流量中粗差的特点,把抗差理论与方法引入水库入库洪水预报和误差实时修正中,研究了具有抗差特性的洪水预报实时修正方法,以抗御粗差和极值误差对修正结果的影响,增强了修正结果的稳定性。提出了抗差均方差的概念来比较各种估计方法的有效性。结果表明,抗差估计方法对于大误差的剔除比较有效。入库流量波动大的水库,抗差估计方法与非抗差估计方法估计的参数差别较大,抗差均方差减小的幅度大;反之亦然。然后根据遥测系统雨量观测资料误差的类型和特点,结合抗差最小二乘法,提出了雨量观测资料误差三步权函数修正方法。每一步均利用雨量资料误差的不同特点,提出不同的权函数进行修正。论文考虑了面平均雨量是否分级,降权函数的选取等问题,共设定了4种抗差方案进行计算。并对抗差后的雨量资料采用新安江模型进行产汇流计算。计算结果表明,采用雨量观测误差三步权函数修正法是有效的,能准确剔除雨量资料的粗差,改善雨量资料的合理性,提高洪水预报的精度。最后采用抗差岭估计来推算单位线,该方法既可以解决共线性的问题,也可以抗御粗差的影响,得到比较稳定的单位线。


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