悬移质泥沙输移数学模型中参数选择的四维变分方法研究

项目名称： 悬移质泥沙输移数学模型中参数选择的四维变分方法研究

项目编号： No.51409113

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 水利工程

项目作者： 赖瑞勋

作者单位： 黄河水利委员会黄河水利科学研究院

项目金额： 25万元

中文摘要： 悬移质泥沙输移模型中的恢复饱和系数、挟沙力系数是反映泥沙输移能力重要而敏感的参数，其取值直接影响含沙量预测精度，目前普遍采用历史洪水资料来率定参数。然而，作为固定值的经验参数不能实时反映水沙条件的动态变化，从而增加了含沙量预测误差。本研究构造了悬移质泥沙输移的四维变分同化系统，利用实时观测资料动态反演模型参数，进而提高含沙量预测精度，从传统的规划模型发展到实时校正的模型。在理论方面，提出能反映含沙量预测值与观测值“测度”的目标泛函，并将输沙方程作为约束条件，构造该泛函对各参数的梯度表达式，进而建立参变量随水沙条件变化而演化的变分数据同化系统。在应用方面，利用变分伴随方程和优化理论，实时反演恢复饱和系数、挟沙力、以及挟沙力参数随水沙条件变化而演化的“轨迹”，获取最优的含沙量变化曲线，分析反演参数的合理性以及含沙量的误差，利用非线性时间序列建立泥沙输移参数的预测方法，服务于生产实践。

中文关键词： 变分同化；卡尔曼滤波；河流动力；反问题；数据同化

英文摘要： The coefficients of recovery and sediment-carrying capercity in suspended sediment transport model are the key and sensitive parameters. Their values, which are identifed using historical flooding observations, determin the accuracy of the predicted sedim

英文关键词： Variational based；Kalman filter；River dynamics；Inverse problem；Data assimilation