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嫩江流域中长期径流预报方法比较研究

作　者: 姜珊
导　师: 李鸿雁
学　校: 吉林大学
专　业: 水文学及水资源
关键词: 嫩江流域中长期径流预报时间序列多元线性回归分析人工神经网络可公度
分类号: P338.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文选题于国家自然基金项目《基于水文气象因素耦合作用的中长期径流预报机理及方法研究》(50879028)。我国位于气候环境激烈变化的东亚季风区,独特的季风环流决定了区域(流域)水文循环的复杂性和多变性,具体表现为降水时空分布的不均匀。相对其他国家和地区而言,中长期径流预报作为解决来水和用水矛盾的非工程性措施,能够解决防洪与抗旱、蓄水与弃水等矛盾,通过统筹规划,可以缓解水资源供需矛盾、服务于洪水资源化和流域水资源统一调度的现实需求,以及实现水利水电工程经济合理地运行,在我国进行这项研究具有重要的现实意义,尤其在水资源供需矛盾日益突出的情况下,近年来越来越受到水资源管理部门的重视。选择合理的预报方法是做出准确预报的前提。本文结合嫩江长系列水文气象资料,并引用嫩江流域径流对于主要影响因素的敏感性分析结果,首先,比较了时间序列分析方法和回归分析方法模拟精度和预报检验精度,以评价数理统计方法和物理成因分析方法的优劣；进而在物理成因分析基础上,比较多元回归分析和人工神经网络方法的模拟精度和预报检验精度,以评价线性分析和非线性分析方法在因变量和自变量相关关系识别中的优劣。通过这些比较研究,初步确定基于物理成因分析的人工神经网络方法为最佳。合理的物理成因分析是提高预报精度的基础。本文在选定采用人工神经网进行预报因子与预报项目相关关系识别的基础上,进一步分析流域径流在不同季节、不同预报因子对径流的影响程度,逐步锁定关键预报因子,构建更具合理性和预报精度更高的流域中长期径流预报模型。本文还对流域径流异常大旱大涝的主要影响因素、作用机理和演变规律进行了初步分析,采用可公度方法对嫩江流域大旱大涝的灾变节点年及表现周期进行了识别。流域径流异常的大旱大涝预报属于水文气候预测范畴,其主要研究如何利用流域的月、季或年降水总量和水文特征值的时间序列演变规律和物理因子相关关系来估算未来的旱涝趋势和径流丰枯水平。水文气候概念的内涵不同于研究流域径流月季变化的中长期径流预报,而更加关注径流异常,即大旱与大涝两种极端情况。通过预报方法的选择、预报因子的进一步精选,以及预报模型的不断改进,最终确定出一套适用于嫩江流域的中长期径流预报模型和大旱大涝灾变节点年份预测的可公度网络图。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-13
第1章绪论  13-18
  1.1 选题依据与研究意义  13-14
  1.2 国内外研究现状  14-16
  1.3 研究内容、研究方案及技术路线  16-18
    1.3.1 研究内容  16
    1.3.2 研究方案  16-17
    1.3.3 技术路线  17-18
第2章流域概况  18-28
  2.1 自然地理  18-21
    2.1.1 流域位置  18-19
    2.1.2 地形地貌  19
    2.1.3 土壤植被  19-20
    2.1.4 气象水文  20-21
  2.2 河流水系  21-24
    2.2.1 嫩江干流  22-23
    2.2.2 嫩江主要支流  23-24
  2.3 旱涝灾害  24-25
    2.3.1 暴雨  24
    2.3.2 洪水  24-25
    2.3.3 干旱  25
    2.3.4 径流年内年际变化  25
  2.4 水利工程建设  25-28
第3章嫩江流域径流的主要影响因素  28-37
  3.1 太阳黑子运动对径流的影响研究  28
  3.2 大气环流对径流的影响研究  28-30
  3.3 海表温度对径流的影响研究  30-37
    3.3.1 数据、数据处理与方法  31
    3.3.2 相关分析  31-32
    3.3.3 海温因子的确定  32-34
    3.3.4 气温对径流的影响研究  34-35
    3.3.5 前期径流对径流的影响研究  35-37
第4章中长期径流预报方法比较  37-64
  4.1 预报原理与方法  37-56
    4.1.1 时间序列模型  37-40
    4.1.2 多元线性回归分析  40-46
    4.1.3 人工神经网络  46-52
    4.1.4 可公度方法  52-56
  4.2 预报结果比较  56-64
    4.2.1 站点的选择  56-57
    4.2.2 数据来源  57
    4.2.3 预报因子的选择  57-58
    4.2.4 计算过程及结果  58-62
    4.2.5 方法比较  62-64
第5章基于物理成因的方案改进及精度评价  64-67
  5.1 方案改进  64-65
    5.1.1 分时段模拟  64
    5.1.2 考虑水源差异  64-65
    5.1.3 考虑物理过程  65
  5.2 精度评价  65-67
第6章嫩江流域大旱大涝灾变节点年预测  67-70
  6.1 江桥站可公度网络图  67-69
  6.2 嫩江流域江桥站可度性分析  69
  6.3 预测结果分析  69-70
第7章结论与建议  70-72
  7.1 结论  70
  7.2 建议  70-71
  7.3 前景展望  71-72
参考文献  72-76
作者简介及在学期间所取得的科研成果  76-78
致谢  78

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