Vízügyi Közlemények, 1985 (67. évfolyam)

2. füzet - Mekis Éva-Szöllősi-Nagy András: Determinisztikus, sztochasztikus és egyesített determinisztikus-sztochasztikus rekurzív hidrológiai előrejelző modellek összehasonlító vizsgálata

Vízügyi Közlemények, LXV1I. évfolyam 1985. évi 2. füzet DETERMINISZTIKUS, SZTOCHASZTIKUS ÉS EGYESÍTETT DETERMINISZTIKUS-SZTOCHASZTIKUS REKURZÍV HIDROLÓGIAI ELŐREJELZŐ MODELLEK ÖSSZEHASONLÍTÓ VIZSGÁLATA MEKIS ÉVA

1 és DR. SZÖLLŐSI-NAGY ANDRÁS

2 „Az előrejelzés nehéz ilolog, különösen, ha a jövőre vonatkozik". (Niels Bohr) Az operatív hidrológiai előrejelzés egyik központi problémája a mederbeli lefolyás real-time előrejelzése. A real-time hidrológiai előrejelzésre eddig kifejlesztett modellek, majdnem kizárólagosan, az állapottér-módszer elvein alapszanak. A módszertan maga a hatvanas években fejlődött ki a szabályozástechnika keretein belül (Csáki 1973). Az állapottér-módszer hidrológiai alkalmazásának fő oka abban van, hogy e módszer könynyen gépesíthető rekurzív algoritmust ad az előrejelzési modell paramétereinek és állapotainak egyébként kritikus és eddig csak nehezen, vagy egyáltalán nem megoldható felujitására. Feltéve, hogy a megfelelő állapotmodell, vagy másként: a dinamikus hidrológiai rendszer internális leírása rendelkezésre áll, akkor a modern digitális szűrési technikák, ezek között is elsőként említendő a híres Kalman-szűrö, gyorsan és igen hatékonyan oldják meg a real-time előrejelzés/paraméter-felújítás feladatát. A tanulmány célkitűzése a ,, Vízrajzi előrejelzés fejlesztési program"-jának (BarthaSzöllősi-Nagy 1978) keretében kidolgozott tisztán determinisztikus (DLCM), tisztán sztochasztikus (ARMAX) és egyesített (DLCM-ARMA) diszkrét rekurzív előrejelző modellek összehasonlító vizsgálata. A rekurzív állapotbecslő algoritmusok hidrológiai előrejelzésben való első alkalmazásai a hetvenes évek elejére tehetők (Hino 1974, Szöllősi-Nagy 1974). Az idézett művek azonban nem szakadtak el az egységárhullám-módszer elveitől s nem használták ki az állapottérmódszer nyújtotta előnyöket, hiszen azzal, hogy az egységárhullám-ordinátákat becsülték (igaz rekurzívan) zajos mérésekből, lényegében megmaradtak a bemenet/kimenet között közvetlen kapcsolatot kereső „fekete doboz" mítosza mellett. Todini és Bouiltot (1975) továbbmentek egy lépéssel: véges dimenziójú, de még tisztán sztochasztikus ARMAX idősormodellt alkalmaztak a csapadék/lefolyás kapcsolat modellezésére, ahol is a paramétereket rekurzívan becsülték Young (1974) instrumentális változók módszerével. Szöllősi-Nagy, Todini és Wood (1977) az ARMAX modell állapotteres modelljét alkalmazta és az ismeretlen paraméterek becslésére lineáris Kalman-szűrőt használt. Nehézségek mutatkoztak azonban a többlépéses vízhozam-előrejelzésre való kiterjesztés területén (Mierkiewicz-Szöllősi-Nagy 1978). Lényeges előrelépés történt a területen a Nemzetközi Alkalmazott Rendszerelemzési Intézetnél (HASA) Ï975-76-ban folyó munkák eredményeképp. A tárgyban rendezett konferencia kötete (Wood-SzöHősi-Nagy 1980) mind a mai napig refe1 Mekis Éva oki. meteorológus és matematikatanár, a Vízgazdálkodási Tudományos Kutatóközpont (VITUKI. Budapest) Vízrajzi Intézetének tudományos munkatársa. 2 Dr. Szöllősi-Nagy András oki. mérnök, a VITUKI tudományos főmunkatársa, főigazgató-helyettes. A kézirat érkezett: 1985. II. 12.