A real-time combination method for the outputs of different rainfall-runoff models

Application of the concept of combining the estimated forecast output of different rainfall-runoff models to yield an overall combined estimated output in the context of real-time river flow forecasting is explored. A Real-Time Model Output Combination Method (RTMOCM) is developed, based on the structure of the Linear Transfer Function Model (LTFM) and utilizing the concept of the Weighted Average Method (WAM) for model output combination. A multiple-input single-output form of the LTFM is utilized in the RTMOCM. This form of the LTFM model uses synchronously the daily simulation-mode model-estimated discharge time series of the rainfall-runoff models selected for combination, its inherent updating structure being used for providing updated combined discharge forecasts. The RTMOCM is applied to the daily data of five catchments, using the simulation-mode estimated discharges of three selected rainfall-runoff models, comprising one conceptual model (Soil Moisture Accounting and Routing Procedure—SMAR) and two black-box models (Linear Perturbation Model—LPM and Linearly-Varying Variable Gain Factor Model— LVGFM). In order to get an indication of the accuracy of the updated combined discharge forecasts relative to the updated discharge forecasts of the individual models, the LTFM is also used for updating the simulation-mode discharge time series of each of the three individual models. The results reveal that the updated combined discharge forecasts provided by the RTMOCM, with parameters obtained by linear regression, can improve on the updated discharge forecasts of the individual rainfall-runoff models. Un méthode de combinaison en temps réel des résultats de différents modèles pluie-débit Résumé Le but de cette communication est d'explorer l'application d'une technique de combinaison des estimations de différents modèles pluie-débit pour produire une estimation globale en temps réel. Une méthode de combinaison d'estimations en temps réel a été développée sur la base d'un modèle de Fonction de Transfert Linéaire utilisant une méthode de pondération pour la combinaison. Cette méthode utilise des entrées multiples et produit une sortie unique. Cette forme du modèle de fonction de transfert linéaire utilise simultanément les séries chronologiques de débits produites par les différents modèles sélectionnés, sa structure d'actualisation étant utilisée pour produire une combinaison globale des estimations. Nous avons appliqué cette méthode aux données de cinq régions en utilisant les estimations de trois modèles, un modèle conceptuel et deux modèles de type boite noire. Afin d'avoir une idée de la précision des prévisions de débit combinées relativement aux prévisions des modèles individuels, nous avons également utilisé le modèle de fonction de transfert linéaire afin de mettre à jour les simulations de chacun des trois modèles de base. Les résultats montrent que les prévisions mises à jour fournies par notre méthode, dont les paramètres ont été estimés par régression linéaire, peuvent apporter des améliorations aux prévisions d'écoulement mises à jour de chacun de modèles pluie-débit sélectionnés.