浅水湖泊水质系统滤波模型

雒文生1　徐高洪2

（1.武汉水利电力大学河流工程系　湖北　武汉　430072；2.长江水利委员会水文局　湖北　武汉　430072）

【摘要】　本文建立了浅水湖泊水质系统滤波模型和相应算法。根据滇池流场比较稳定等特点。对湖泊进行单元分区，考虑模型误差扰动和观测误差扰动的存在，建立系统的状态方程和观测方程，用吉尔（GILL）算法求解微分方程，进行系统多点连续模拟和实时预报。用此法对滇池1988年的BOD、COD时空变化进行连续预报，取得满意效果。

【关键词】　湖泊水质；BOD；COD；滤波模型；水质预报

湖泊水质模型是湖泊水质模拟预测、规划、管理的重要工具.其中以水动力学为基础的数值模拟较为普遍。由于求解二维N-S方程时对流算子的非线性和非对称性，求解中往往会引起伪振荡和数值耗散，甚至不稳定。这种方法计算工作量大，对输入资料要求甚高，实际应用中常常受到限制。从系统的观点分析，浅水湖泊实际上是一个多输入多输出的定常或时变系统，其输入为河道入流、纳污等，输出为湖泊水质的时空变化。该系统特征可由一系列含状态变量的微分方程来描述。因此，可通过建立和求解系统滤波模型的方法，模拟和预测湖泊水质随时间空间的变化。

对湖泊水质系统而言，由于自然条件的广阔复杂和人力物力的限制，资料采集只能在有限的测点上进行为数不多的离散观测，从而使这种情况采用的模型结构和参数估计步骤将不同于一般的系统分析方法。考虑这一特点，本文提出概念模型与系统分析相结合的方法建模和预测。