Comparaison de deux modèles pour la prévision journalière en temps réel des apports naturels

    loading  Checking for direct PDF access through Ovid

Abstract

This study presents a comparison of the performances of two models used for real-time forecasting of daily inflows to the Chute-du-Diable and the Lac-Saint-Jean reservoirs, and the daily flows measured on the Mistassibi River basin. The three drainage basins are located in the Saguenay-Lac-Saint-Jean water system. The first model, a conceptual one, is a global deterministic model that is currently being used by Alcan (Aluminum Company of Canada) to predict daily flows in real time. The second model, which forms the primary focus of this study, is based on the structure of models commonly known as “black-box” models, a generalized formulation of the autoregressive moving average models with exogeneous variable of Box and Jenkins (ARMAX). The Kalman filter is coupled with this model to enable day-to-day adjustment of estimated parameters. Autocorrelation and cross-correlation analyses on the data have made it possible to establish the preliminary structure of the black-box model, that is, one per basin. The final structure was chosen following a sensitivity analysis on the parameters. The models retained are all ARMAX models, the statistical behavior of the residuals having demonstrated their adequacy. Comparison of these ARMAX models with Kalman filter and the deterministic model have led to the following conclusion: the ARMAX models with the Kalman filter are superior to the deterministic model for daily prediction in real time within a horizon of 2 days. For a 3-day horizon, the models are, for practical purposes, equivalent. For a horizon of 4 days or more, the deterministic model is superior to the ARMAX models with Kalman filter.

Cette étude présente la comparaison des performances de deux modèles employés pour la prévision en temps réel des apports naturels journaliers des bassins des réservoirs de Chute-du-Diable et du Lac-Saint-Jean, et des débits journaliers mesurés sur le bassin de la rivière Mistassibi. Les trois bassins sont situés dans le système hydrique du Saguenay-Lac-Saint-Jean. Le premier modèle est de type conceptuel déterministe global et est couramment employé par la société Alcan pour la prévision en temps réel des apports journaliers. Le second modèle, qui est l'élément principal de cette étude, est basé sur la structure des modèles communément appelés « black-box », une formulation généralisée des modèles autorégressifs à moyenne mobile avec variable exogène de Box et Jenkins (ARMAX). Le filtre de Kalman est couplé à ce modèle afin d'effectuer un ajustement au jour le jour des paramètres de ce dernier. Des analyses d'autocorrélation et de corrélation croisée sur les données ont permis d'établir la structure préliminaire des modèles black-box, soit un par bassin. Leur structure définitive a été choisie suite à une analyse de sensibilité sur leurs paramètres. Les modèles retenus sont tous des modèles ARMAX, et le comportement statistique des résidus a démontré l'adéquation de ceux-ci. La comparaison de ces modèles ARMAX avec filtre de Kalman et du modèle déterministe a mené à la conclusion suivante: les modèles ARMAX avec filtre de Kalman sont supérieurs au modèle déterministe pour la prévision journalière en temps réel jusqu'à un horizon de 2 jours. Pour un horizon de 3 jours, les modèles sont relativement équivalents. Pour un horizon de 4 jours ou plus, le modèle déterministe est supérieur aux modèles ARMAX avec filtre de Kalman.

Related Topics

    loading  Loading Related Articles