奇异谱分析在中长期径流预测中的应用研究

针对目前中长期径流预测精度较低的问题,运用奇异谱分析法对隔河岩水库1951～2009年入库径流资料进行预处理得到重构序列,以达到浓缩主要信息和减小误差的目的。分别采用自回归模型和混沌支持向量机模型对原始序列和处理后的重构序列进行模拟预测。结果表明,应用奇异谱分析法进行资料的预处理可以大大提高中长期径流的预测精度。     

长江上游径流混沌动力特性及其集成预测研究

针对长江上游干流主要站点月径流时间序列强非线性和非平稳特征,引入混沌理论和AdaBoost.RT集成极限学习机方法对其月径流时间序列进行分析和预测。首先,以流域径流非线性动力系统混沌特征参数辨识为切入点,研究并发现了流域内在特性作用下月径流时间序列动力响应的混沌现象,推求了月径流时间序列相空间重构的延迟时间和最佳嵌入维数,在此基础上,以重构相空间时间序列作为输入变量,引入基于自适应动态阈值的改进AdaBoost.RT算法改进极限学习机模型的学习性能,得到最佳的混沌集成学习月径流时间序列预测模型。实例研究结果表明,所提方法和模型能够显著提高单一极限学习机模型的泛化性和稳定性,从而获得更优越的预报性能。     

月径流序列混沌特性识别及预测

以混沌理论和相空间重构原理为基础,分析计算大峪水文站1955-2006年月径流序列的最佳延迟时间和嵌入维数;运用最大Lyapunov指数λ10证实大峪月径流序列具有混沌特性,从而建立了基于混沌特性的BP神经网络预测模型。仿真及预测结果表明:该模型预测精度较高,可用于大峪月径流预测。     

基于相空间理论和支撑向量回归的入库径流预测

为得到一种适用性强且精度较高的水电站短期入库径流预测方法,研究构建了一种耦合相空间理论和支撑向量回归的日内入库径流预测方法。首先,利用互信息和虚假邻近点理论对入库径流历史数据进行相空间重构;然后,运用网格搜索算法对支撑向量回归模型进行参数率定和模型训练;最后得到径流预测的模型数据集。以三峡水库为例的研究结果表明,3种组合模型相比3种单一模型预测精度(相关系数R²)提升了8.9%～22.2%;所构建的组合模型(PSR-SVR)与3种单一预测模型、其他2种组合预测模型相比能够显著提高整体预测精度,与其他组合模型相比预测精度提高了4.1%～7.2%。方法也验证了相空间重构技术能有效应对混沌特性和还原径流序列的原始演变规律。     

基于信息熵与改进极限学习机的中长期径流预测

为提高流域中长期径流预测精度,提出一种基于信息熵与改进极限学习机的中长期径流预测方法。首先,基于不同水文站点的流域控制面积构造径流综合指数,在较宏观层面表征流域水情丰枯变化;其次,采用偏互信息法计算影响对象与径流综合指数之间的相关性,获得径流过程变化的关键因子集,形成预测模型输入;最后,结合K折交叉验证与改进粒子群算法优化极限学习机(ELM)参数,构建IPSO-ELM模型,用于中长期径流预测。以雅砻江流域为例,将所建模型与BP神经网络(BPNN)、支持向量机(SVM)、ELM和PSO-ELM等预测模型进行对比分析。结果表明:所提模型的E_(mape)、E_(rmse)、E_(dc)、E_(qr)和E_(re)等性能评价指标明显优于上述4种模型;5种预测模型在D1数据集上的预测效果整体上胜于D2。     

基于季节性水平模型的中长期径流预测

利用季节性水平模型对小中甸水库的入库径流序列进行了中长期预测,预测结果表明本模型具有相当的精度.     

Volterra模型在月径流预测中的应用研究

水文过程的月均径流序列存在着较明显的低维混沌特性,利用Volterra模型可以较好的预测低维混沌序列。引入低维混沌动力系统相空间坐标重构的Volterra自适应预测模型,对多年月均径流序列采用二阶Volterra自适应滤波器进行预测。以大渡河石棉站33年的月径流量为例进行验证,预测相对误差<10%的天数为73.3%,相对误差<20%的天数为90.0%,与人工神经网络预测结果对比表明该方法具有较满意的准确率。     

基于小波分析技术的中长期径流预测模型研究

针对中长期径流预测精度低的问题,提出了基于小波分析技术的时间序列预测模型。利用小波函数db(5)将年径流序列进行尺度为3的分解,得到相应的低频信号和高频信号,然后对各级分解信号利用ARMA(2,1)模型进行预报,最后将各预报结果叠加合成原始径流的预测值,并与ARMA模型直接预测的年径流值比较,通过实例得出前者预测模型要比后者预测的精度更高、稳定性更好,从而验证了该中长期径流预测模型的有效性。     

基于FPA-ELM模型的中长期径流预测——以雅砻江流域为例

为提高中长期径流预测效果，提出一种花授粉算法（FPA）优化极限学习机模型（ELM）的中长期径流预测方法。首先，构造反映流域水情丰枯变化的流域径流整体趋势变化因子（COM）,并采用偏互信息法获得影响中长期径流过程变化的关键因子集；然后，结合K折交叉验证与花授粉算法优化ELM参数，构建FPA-ELM模型，完成中长期径流预测。最后，以雅砻江流域为研究区域，将构建的FPA-ELM模型与BP神经网络（BPNN）、支持向量机（SVM）、ELM和GA-ELM等模型进行对比分析。结果表明：FPA-ELM模型的平均绝对百分比误差(Emape)为20.15%,均方根误差(Ermse)为268.77 m3/s,确定性系数(Edc)为0.916 9,合格率(Eqr)为60.0%,运算时间为19.32 s,均优于上述4种数据驱动模型。研究成果可为基于智能算法的中长期径流预测提供借鉴。     

基于小波分析技术的中长期径流预测模型研究

针对中长期径流预测精度低的问题,提出了基于小波分析技术的时间序列预测模型。利用小波函数db(5)将年径流序列进行尺度为3的分解,得到相应的低频信号和高频信号,然后对各级分解信号利用ARMA(2,1)模型进行预报,最后将各预报结果叠加合成原始径流的预测值,并与ARMA模型直接预测的年径流值比较,通过实例得出前者预测模型要比后者预测的精度更高、稳定性更好,从而验证了该中长期径流预测模型的有效性。     

人类活动影响下的北江流域径流变化特征及其变异性分析

由于受环境变化特别是人类活动的影响,水文水资源系统出现了新的特征。认识水文特征变异规律,对维持人类社会的永续发展具有重要意义。本文以北江流域主要控制性水文站石角站53年（1956-2008）径流序列为基础,运用趋势分析、跳跃分析、相关分析等方法,研究了北江流域径流变化的基本特征和变异规律。结果表明：径流年内分配不均,年际变化大,年径流量序列呈不显著上升趋势,1973年发生了一次径流增量跃变。从对降雨、蒸发、径流系数的分析看,径流在1973年发生了变异,利用降雨-径流关系,分析了人类活动对径流演变的作用,发现城市化发展和水土流失加剧等导致了北江流域径流发生变异。可见,在人类活动的影响下,北江流域径流发生了变异。     

秦岭北麓降水径流变化关系分析

针对20世纪90年代陕西渭河流域实测径流的大幅度减少情况,选用人类活动对下垫面影响极小的渭河南岸秦岭北麓山区作为研究区域,旨在仅从降水角度,分析降水、径流、径流系数的变化,研究渭河水量减少原因。这对探求渭河流域生态环境的综合治理,合理利用水资源有着非常重要的意义。     

皇甫川流域水沙特性分析及其治理对策

作者对皇甫川流域从径流泥沙来源、水沙特性、水沙变化趋势等方面进行了较为深入地分析和研究，据此提出皇甫川流域近期治理方略是：以沟道坝系建设为切入点；积极推进林草植被建设；对砒砂岩地区实行大面积封禁治理。流域近期至2010年，治理的重点建议放在十里长川、沙圪堵至皇甫区间和沙圪堵以上的纳林川左岸。     

中态分布降水和中值径流及其应用

本文提出了中态分布降水和中值径流的概念,并利用中态分布的降水与其汇出径流(中值径流)同频的特性,通过特征降水计算控制站地表径流的汇出特征,回避了区域水资源开发利用调查给汇出地表径流计算带来的偏差和困难,并应用此方法计算了天津市入境特征水量.这为受人类活动影响条件下的区域径流汇出特征计算提供了相应的计算方法.     

格林—安普特下渗曲线的改进和应用

根据干旱地区水文、气候特征和已有资料情况,把格林—安普特(Green—Ampt)下渗曲线改进为具有流域分布特征的、考虑前期降雨对下渗影响的计算公式。经黄河中游13个小流域和试验站282次实测洪水的模拟检验以及与未改进的格林—安普特下渗曲线计算结果的比较表明:改进后的下渗曲线结构合理,符合流域自然情况,产流计算精度提高较大,外延稳定、可靠。     

关于降雨产流机制的几个问题的讨论

本文就当前国内外关于产流机制研究中的几个问题进行了讨论，提出了一些新的见解．这些问题是：特殊包气带的产流机制，产流机制的统一和转化，基本产流模式，地形坡度。土层各向异性及非饱和侧向流的作用等．     

产流模式的发现与发展

回顾了产流理论的起源,指出Horton产流理论、Kohler与Linsley的5变量合轴相关图形式的降雨径流相关图,以及Dunne通过实验对Horton产流理论的拓展,奠定了产流理论和流域产流量计算方法的基础。总结了中国自20世纪50年代以来在这一领域的主要实践和理论探索,指出中国学者发现的"蓄满产流"和"超渗产流"两种流域产流模式,以及局部产流问题及其处理方法,是对水文学的重要贡献。通过回顾与总结,系统深入地探讨了产流理论和降雨径流相关图形式与流域产流模式之间的关系,试图开启发展、完善流域产流量计算方法的思路。     

桃林口水库不同径流小区水土流失规律研究

通过对桃林口水库大暖泉径流小区产流次数、冲刷量、径流深、植被覆盖度等指标的监测及分析,得出结论：①随着植被盖度的增加,产流次数与径流深趋于减少;农业种植与裸地的产流次数与径流深在各径流小区中最大;坡耕地玉米种植小区的冲刷量最高,裸地坡面冲刷量次之,梯田种植桃树与水平阶种植桃树的小区冲刷量最小;②冲刷量（Y）与植被覆盖度（X）间符合指数函数关系。结合径流小区冲刷量及坡度的关系,建议该区16&#176;以上的坡耕地应退耕还林,并在退还时考虑辅之以梯田、水平阶等工程措施。     

小理河流域产汇流特性变化

通过对小理河流域1959年以来的降水、径流、泥沙、蒸发等水文要素的分析，揭示了该区水文要素的变化趋势：降雨量呈逐年代减少的趋势，而径流量在20世纪60～80年代逐渐减少，90年代有所增大，但还未达到60年代水平；年降雨量减少的幅度并不大，但径流量减少的幅度较大，而输沙量的减少则非常显著。     

塔里木河流域径流变化趋势分析及预测

结合塔里木河流域三源流各水文站及干流阿拉尔52年(1957-2008年)的径流实测资料,运用时间序列周期方差分析外推、非参数检验和R/S分析等方法探讨了径流量的周期、跃变及未来的变化趋势。结果表明:阿克苏河两水系径流趋势增加显著并在未来的一段时间内将长期持续,其突变点皆在1993年;和田河同古孜洛克与乌鲁瓦提存在相反的径流趋势且突变不显著;叶尔羌河表现为微递增趋势并在1993年发生显著性突变,但在未来的一段时间这趋势将转变为减少;源、干流在突变、径流趋势、径流量等皆存在较大差异,这表明人类活动强烈干扰了干流的水文过程。