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Flood prediction using nonlinear instantaneous unit hydrograph and deep learning: A MATLAB program

过程线 MATLAB语言 大洪水 非线性系统 计算机科学 单位(环理论) 水文学(农业) 人工智能 环境科学 地质学 数学教育 数学 岩土工程 地理 考古 程序设计语言 物理 量子力学
作者
Minyeob Jeong,Chang-Hwan Kim,Dae‐Hong Kim
出处
期刊:Environmental Modelling and Software [Elsevier BV]
卷期号:175: 105974-105974
标识
DOI:10.1016/j.envsoft.2024.105974
摘要

In this study, we developed a MATLAB program for flood prediction in a watershed. The program consists of three modules. The instantaneous unit hydrograph (IUH) generation module utilizes a power-law based interpolation method to generate IUHs. The generated IUH is a function of the rainfall excess intensity and therefore considers nonlinearity. The long short-term memory (LSTM) module employs "lstmLayer" from the MATLAB deep learning toolbox to predict total rainfall excess; this is then used to estimate the curve number (CN) value for each flood event. The LSTM module uses a land surface modeling dataset and rainfall-runoff data as inputs. The flood hydrograph generation module calculates effective rainfall hyetographs and then predicts flood hydrographs using a convolution integration. A detailed description of the program is provided along with an application example for real watersheds. The application results demonstrated that our program can be effectively used for flood prediction in practice, particularly for large flood events.
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