基于R/S分析的大藤峡出山径流灰色预测

灰色预测模型在地表水文序列的研究中被广泛应用,但在大藤峡出山径流的研究中还未见到。针对大藤峡1932—2021年出山径流的逐年实测资料,首先构建GM(1,1)灰色预测模型,然后进行R/S分形分析,计算出大藤峡出山径流序列的Hurst指数和平均循环周期T,之后在一个周期T内运用R/S-GM(1,1)模型进行大藤峡出山径流灰色预测。结果表明：大藤峡出山径流的循环周期T为9年,GM(1,1)模型和R/S-GM(1,1)模型的模型精度分别为84.38%和87.46%,预测精度分别为86.28%和92.54%,基于R/S分形分析后的R/S-GM(1,1)灰色预测的精度显著高于直接进行GM(1,1)灰色预测。该方法为大藤峡出山径流的科学预测提供了一种新途径。     

改进GM(1,1)模型在中长期径流预测中的应用

针对基本GM(1,1)模型的一些不足,将x(1)的第n个分量作为灰色微分模型的初始条件,并采用粒子群优化算法率定模型参数,改进了基本GM(1,1)模型,并将其应用于中长期年径流量预测中。结果表明:改进GM(1,1)模型具有较高的模拟精度,可以用于年径流量预测;与基本GM(1,1)模型相比,改进GM(1,1)模型预测结果的相对误差较小,说明改进GM(1,1)模型是合理的,且在中长期年径流量预测中的应用效果良好。     

塔里木河流域径流量预测分析

因径流量预测中伴随着随机性、灰信息性的特点,传统的数学模型难以解决复杂的非结构化问题。在参与塔河流域多个水文控制站点径流量预测的基础上,探讨了GM(1,1)与BP算法在径流量预测中的有效性及存在的一些问题。首先用灰色关联理论对相关序列的灰色绝对、相对、综合关联度进行了分析;然后建立了GM(1,1)模型,讨论了在原始序列准光滑条件满足、1-AGO准指数规律满足条件下GM(1,1)模型模拟随机振荡序列的局限;最后建立了神经网络模型,应用BP算法训练网络权矩阵和偏置,对径流量的历史演变进行了仿真模拟,对预留年份的径流量作了预测检验。     

岗南、黄壁庄水库入库径流量的灰色预测

本文运用灰色系统理论的拓扑预测方法,根据历史资料,对石津灌区水源工程岗南、黄壁庄水库径流量建立GM(1,1)模型群,预测未来几年入库径流量。预测成果对指导灌区建设、灌区农业生产结构调整将有一定的参考价值。     

GM(1,1)改进模型在年径流量预测上的应用

背景值是影响灰色模型预测精度的关键性因素之一,GM(1,1)改进模型是在对背景值进行优化的基础上建立的灰色模型。通过对研究区年均径流量资料进行分析,根据径流量和时间的关系,建立了GM(1,1)改进模型,并将其应用于年径流量的预测,取得了较好的效果。     

改进的灰色灾变模型在干旱预测中的应用

为提高传统的GM(1,1)模型精度,分别从原始数据序列检验和建立残差修正模型两方面进行了改进,并将改进的灰色灾变模型与不进行原始序列检验的GM(1,1)1模型和对原始数据序列进行检验的GM(1,1)2模型进行了比较。结果表明:改进的灰色灾变模型精度最高;运用该模型预测榆林市未来可能发生干旱的年份分别为2012年、2015年和2019年。     

R/S-GM(1,1)组合模型在径流预测中的应用

基于R/S分析法能提供有效的非线性科学预测,河川径流具有灰色禀性,为了提高河流径流预报精度,提出了R/S分析与灰色理论相结合的河川径流预测方法。该方法可以克服径流灰色预测存在的数据波动较大时预测精度降低的缺陷。将该方法应用到黑河莺落峡站和正义峡站的年径流量、汛期和非汛期径流量6个序列进行径流预测验证。结果表明:两站年径流量和汛期径流量序列的预测精度都在90%左右,非汛期径流量序列在80%以上,各径流序列预测结果与Mann-Kendall趋势检验一致,预测结果可靠,为河流径流量的科学预测提供了一种新方法。     

基于灰色系统的年降雨量预测模型探析

灰色预测是采用原始数据序列所生成的新的数据序列进行建模的一种方法。本文根据丹东地区5年的年降雨量系列数据,利用灰色GM(1,1)建立预报模型来预报预测未来降雨量。     

变形预测的一种最优线性组合模型

介绍了灰色GM(1,1)、时间序列和非线性组合模型的基本概念,讨论了最优线性组合模型的定义及其权系数的求解方法。结合某大坝变形监测数据,建立了基于灰色与时间序列的非线性组合模型和最优线性组合模型,以及基于灰色、时间序列与非线性组合的最优线性组合模型,并把这3种组合模型的预测结果与GM(1,1)、时间序列模型进行比较。结果表明,融合GM(1,1)、时间序列与非线性灰色时间序列组合的最优线性组合模型的预测效果明显好于另两种模型,其预测误差小于1 mm。     

不同改进灰色模型在广西年用水量预测中的应用研究

以广西全区2005-2014年的年用水量资料作为建模数据,采用灰色GM(1,1)模型进行预测研究。为了提高预测精度,分别对传统灰色GM(1,1)模型进行了不同方式的改进,通过比较发现4种灰色模型的预测结果均较理想,平均精度达到了99.5%。其中传统灰色GM(1,1)模型为99.0%、函数变换改进的灰色模型为99.4%、残差修正后的灰色模型为99.7%、经弱化算子处理后的灰色模型为99.9%,同时也充分验证了灰色模型在广西年用水量预测中的可靠性。     

若尔盖高原径流量变化与储水量计算

若尔盖高原的降水量微弱减少与蒸发量持续上升,使若尔盖高原径流量与储水量逐年降低,直接减少了若尔盖高原的湿地面积和对黄河上游径流量的补给。基于红原、若尔盖和玛曲站的气象数据和7个水文站的径流量数据(1981-2011年),并对数据序列进行插补与计算,获得若尔盖高原的径流量变化与气候因子的响应关系,进而计算储水量变化。计算结果表明:若尔盖高原向黄河年均补水(67. 08±14. 90)×108m3,并以0. 48×108m3/a速率持续减少。降水量每减少1 mm将导致黑河与白河的年径流量分别减少0. 02×108和0. 05×108m3。蒸发量每增加1 mm将导致黑河与白河的年径流量分别减少0. 12×108和0. 27×108m3。1981-2011年若尔盖高原的年均储水量为(59. 30±18. 69)×108m3,其年均递减速率为0. 49×108m3/a。本研究有助于认识若尔盖高原对于黄河上游水资源保障的重要性。     

湟水干流近60年径流变化特征分析

研究流域径流演变特征,对流域水资源可持续开发利用及优化配置具有重要意义。本文基于湟水干流1956-2015年海晏、西宁及民和水文站长系列天然径流资料,采用累计距平、滑动平均、M-K检验和小波分析等方法,分析了湟水干流径流年内年际变化、趋势性、突变特征及其周期性。结果表明:湟水干流径流年内分配不均匀,径流年际变化波动明显,经历了"丰—枯—丰—枯—丰"5个循环交替,目前处于丰水期。湟水干流径流量总体呈上升趋势,3站分别以0.0011×10~8、0.0247×10~8、0.0120×10~8m~3/a的幅度增加,变化趋势不明显。小波分析表明湟水干流存在3a、9a及25a左右的振荡周期,其中25 a左右的周期振荡最强,为径流量序列第一主周期。     

灞河流域气候因子对水沙变化的影响

利用灞河流域蓝田气象站和马渡王水文站1960—2012年的气象、水文实测资料,分析灞河流域气候及水沙变化规律,同时运用相关性分析、灰色关联分析、多元线性回归模型等多种方法探讨了该流域水沙变化与气候变化的关系。结果表明:灞河流域降雨量、蒸发量、径流量和输沙量皆呈显著下降趋势,而气温呈上升趋势;降雨量与水沙都有重要的相关关系,1960—1990年影响径流量的气候因子敏感度由大至小依次为降雨量、气温、蒸发量,而1991—2012年则为降雨量、蒸发量、气温,当气温和蒸发量不变时,降雨量每增加1 mm,两阶段的年径流量分别增加0.14亿m3和0.08亿m3;1960—2012年影响输沙量的气候因子敏感度由大至小依次为降雨量、气温、蒸发量,当气温和蒸发量不变时,降雨量每增加1 mm,年输沙量增加0.668万t。     

1956-2016年沣河径流量变化特征分析

以沣河流域内秦渡镇水文站1956-2016年实测径流数据为基础,分析年内变化特征;用M-K方法对沣河年际、丰水期、枯水期3个时期的径流量进行了突变分析,再用滑动t检验突变点的可信度。结果表明:沣河年径流量在1956-2016年中整体呈减少趋势,减少率为175.71×10~4m~3/a;径流年内分配在20世纪70、80年代较为集中,主要在7-9月,全年占比达43.87%,2006年以后年内分配较为均匀;沣河年径流量在1982年发生突变;丰水期在1977和1985年各发生1次突变,其中1977年的丰水期径流量全年占比从15.2%增加至64.4%;枯水期在2001年发生1次突变。研究结果可以为沣东、沣西新城的防洪和海绵城市建设以及陕西省斗门水库的正常运行提供参考。     

灰色系统GM(1,1)模型在尼尔基水库年来水量预测中的应用

文中介绍了灰色系统理论、建模原理及其检验方法,以及利用尼尔基水库20年的年来水量资料建立灰色预测GM(1,1)模型,对尼尔基水库年来水量进行预测.经残差、关联度等检验分析,并对实测资料进行检验,模型精度较高,效果较理想,可以考虑应用于尼尔基水库径流中长期预报,为水库发电、供水提供必要的预测信息.     

基于Copula函数的三峡库区万州段蓄水前后降雨量-径流量关系分析

三峡水库蓄水对其库区降雨量-径流量关系变化的影响程度对于库区水资源规划有着重要意义。选用万县水文站1977-2017共计41 a的降雨量和径流量实测值,确定了各蓄水阶段降雨量和径流量的分布情况,引入Copula函数模型计算各阶段的联合分布函数,定量分析水库调蓄对两者关系的影响,预测了2017年后水文情势。结果表明：采用Copula函数联合分布数学模型能较好计算三峡库区万州段不同阶段的降雨量-径流量关系。万州段从天然河道变为库区河道后,降雨量-径流量关系发生了较大变化。在天然河道阶段,降雨量和径流量均采用皮尔逊III型分布最为合理;三峡水库工程施工期和初步蓄水阶段,降雨量变为Gumbel分布,径流量变为对数正态分布;试验性蓄水阶段,降雨量变为对数正态分布,径流量恢复至皮尔逊III型分布。年降雨量和年径流量在施工期及初步蓄水阶段较天然河道阶段均有所减少,年降雨量变幅区间减小38.4%,年径流量变幅区间减小20.6%;试验性蓄水阶段的年降雨量增多,变幅区间增大24.5%,而年径流量减少,变幅区间减小57%。通过该数学模型预测三峡库区万州段今后年径流量不小于3 490×10⁸ m³（±5%）,最大不超过4 055×10⁸ m³（±5%）;年降雨量不小于1 048 mm（±5%）,最大值不超过1 842 mm（±5%）。该研究可为三峡库区万州段流域水资源开发利用与水文序列的重构工作等提供科学依据,也可为其他库区内河道的水文特性变化关系的研究提供参考。     

基于雪岭云杉树轮的阿克苏河干流冬季径流重建

基于阿克苏河上游高山区采集的雪岭云杉树轮样芯构建了雪岭云杉树轮宽度年表,结合阿克苏河干流径流数据解析了雪岭云杉长期生长与阿克苏河干流径流关系,并重建了阿克苏河干流1813—2015年冬季径流序列。结果表明:利用雪岭云杉树轮宽度年表重建的阿克苏河干流1813—2015年冬季径流序列模拟值与实测值吻合度较高,重建径流序列稳定可靠;1813—2015年阿克苏河干流冬季多年平均流量为82.19 m~3/s,共出现5次持续丰水期和3次持续枯水期,最长的枯水段持续17年(1943—1959年);阿克苏河干流冬季径流变化存在51 a、29 a、16 a周期,第一主周期为51 a。