基于Wavelet-Anfis模型的陈家湾水库长期径流预测

针对径流序列特性变化复杂且难以预测的问题,提出了基于Wavelet-Anfis的径流预测模型。首先对长期径流序列进行拟合得到原始信号,通过Sym8小波对该信号进行尺度为4的分解,得到对应的低频信号A4和高频信号D1~D4,利用Anfis对这些分解信号逐步训练以确定最佳模型,从而预测出低、高频信号预测期的序列值,最后将各预测序列重构回原尺度生成径流预测值。将该方法应用于陈家湾水库年径流序列中,并与直接Anfis预测结果进行对比。结果表明,Wavelet-Anfis模型预测值的相对误差较小,且具有较快的收敛速度,既有效又准确。     

基于小波变换和人工神经网络模型的三峡入库月径流预报

为探讨小波变换中小波基函数对模型预报精度的影响,选取三个小波基函数haar、db10、sym8对原始序列进行小波变换预处理,并分别建立人工神经网络模型(ANN)和基于不同小波基函数的W-ANN(haar)、W-ANN(db10)、W-ANN(sym8)模型进行预报。以三峡水库月径流为例,采用纳什效率系数、平均绝对误差及平均相对误差对建立模型的预报效果进行比较。结果显示,采用三个小波基函数haar、db10、sym8对数据进行小波变换预处理后的模型精度均得到了不同程度提高,W-ANN(sym8)模型在各项指标上表现最好。表明小波基函数的选择对模型预报精度结果影响较大,选择合适的小波基函数至关重要。     

基于EEMD-ANN的水库年径流预测

以三峡水库为例,基于集合经验模态分解(EEMD)及人工神经网络方法对水库年径流进行预测。首先利用Mann-Kendall和Pettitt法对水库年径流序列进行突变检测,获得平稳径流序列,然后采取EEMD方法分解径流序列,得到固有模态函数(IMF)和残差,最后对不同IMFs和残差分别建立人工神经网络预测模型,叠加所有模型预测结果得到年径流预测值。结果表明,基于EEMD-ANN的年径流预测模型优于自回归模型和人工神经网络模型,其预测结果与实测值的相关性更强,预测误差分别减少了11.4%、8.7%。同时,构建EEMD-ANN预测模型时需考虑径流序列的突变特征,采取平稳径流序列的预测效果更优。     

基于小波分析的BP网络预测模型及其在年径流预测中的应用

鉴于小波变换序列中尺度系数系列和小波系数系列变化特征存在较大差异,提出了一种新的小波分析与BP网络结合方式,即建立两个BP网络分别对两类系数系列进行预测,再对各小波变换系数的预测值进行小波重构,获得原序列的预测值。将该模型应用于二滩电站入库年径流量预测,结果表明该模型预测精度高,可为水电站提供可靠的入库年径流预测结果。     

三峡水库中长期径流预报方法研究

中长期径流预报是充分利用水资源、发挥电站经济效益的有力手段。以三峡水库为研究对象,分别采用周期外延叠加技术、人工神经网络模型、投影寻踪自回归模型和支持向量机回归模型对三峡水库逐月入库径流进行预报。从不同侧面比较分析了这四种方法优劣,并总结各预报模型计算结果的特征及规律,为三峡水库寻求径流预报规律和制定未来中长期调度计划提供了技术支持。     

不同相似指标下最近邻抽样回归模型在径流中长期预测中的应用比较

根据水文相似性建立的最近邻抽样回归模型(NNBR)是一种较优的中长期预测模型,模型的关键在于相似指标选择。在介绍欧氏距离、余弦距离、耦合序位值等现有相似指标的基础上,构建了一种新的相似指标——欧氏—余弦耦合距离,并将基于欧氏距离、余弦距离、耦合序位值、欧氏—余弦耦合距离四种不同相似指标的NNBR模型应用于长江宜昌站、雅砻江小得石站、黄河唐乃亥站、珠江梧州站年径流预测中。实例分析表明,基于欧氏距离的NNBR模型预测准确性最佳,其次为基于欧氏—余弦耦合距离的NNBR模型,基于余弦距离和耦合序位值的NNBR模型预测准确性次于前两者。     

基于小波理论枯水期径流事件规律分析

采用复Morlet小波函数对长江上游寸滩水文站1950～2006年枯水极值事件1、3、7、15、30、60、90 d枯水流量系列年际变化与出现日期进行了距平、小波分析,揭示了寸滩水文站枯水极值事件变化多时间尺度的复杂结构,并根据主周期对未来变化进行了预测.结果表明,57 a来寸滩站1、7、30、60 d枯水流量系列总体上呈上升趋势,上升趋势率分别为3.31、3.88、5.33、6.25 (m3*s-1)/10 a, 1、7、30、60 d枯水流量系列均在2月达到极小值的比例最高,均存在6～8、10～12 a的2类尺度的周期变化规律,在尺度6～8 a中存在着9个循环交替,枯水流量持续长度呈现减弱的趋势,2007～2016年枯水流量持续高频,呈增加的趋势.     

基于PCA-MPA-ANFIS模型的年径流预测研究

为提高径流预测精度,提出一种将海洋捕食者算法(MPA)与自适应神经模糊推理系统(ANFIS)相结合的径流预测方法,选取6个标准测试函数对MPA进行仿真验证,并与PSO算法的仿真结果进行比较;通过主成分分析(PCA)对数据样本进行降维处理,使输入数据简洁且更具代表性;利用MPA优化ANFIS条件参数和结论参数,建立PCA-MPA-ANFIS径流预测模型,并构建PCA-MPA-支持向量机(SVM)、PCA-MPA-BP作对比模型;基于云南省革雷站、新疆伊梨河雅马渡站年径流预测实例对PCA-MPA-ANFIS、PCA-MPASVM、PCA-MPA-BP模型进行验证。结果表明,MPA仿真效果优于PSO算法,具有较好的寻优精度和全局搜索能力;PCA-MPA-ANFIS模型对两个实例年径流预测的平均相对误差分别为1.08%、4.49%,平均相对误差较PCA-MPA-SVM模型分别降低了32.5%、37.1%,较PCA-MPA-BP模型分别降低了58.2%、37.6%,具有较好的预测精度和泛化能力。可见将PCA-MPA-ANFIS模型用于径流预测是可行和有效的。     

丹江口水库入库径流演变特征研究

基于1930～2006年的入库径流资料,采用Mann-Kenalall、Spearman两种非参数统计方法及Morlet连续小波分析揭示了丹江口水库入库径流长期变化趋势、丰枯变异及周期振荡等演变特征.研究结果表明,全面分析丹江口水库入库径流变化特性和演变规律具较强的现实指导意义.     

三峡库区生态补偿机制研究

针对三峡库区存在的生态环境问题,论述了建立生态补偿机制的,必要性,初步建立了三峡库区生态补偿机制的基本框架,分析和探讨了三峡库区生态补偿的主体、客体、标准、方式、资金渠道等要素,并提出了三峡库区实施生态补偿机制的具体建议.     

基于Copula函数的云龙水库月径流预测研究

为保障向昆明市供水的掌鸠河引水供水工程水源地（云龙水库（含双化水库））水源充足,对云龙水库上游掌鸠河天然径流量进行精确预报就显得十分必要。为此,采用Copula函数构建相邻月径流之间的联合分布函数,给出了基于Copula函数的月径流预测方法及步骤,并将其应用于云龙水库上游掌鸠河天然径流量预测中。结果表明,2011～2013年各月的天然流量均处于预测流量的上、下限之间;2011～2013年各月径流量预测值的相对误差多为5%～15%。显然基于Copula函数的月径流预测精度较高,可为云龙水库（含双化水库）水资源调度及水资源优化配置、防洪抗旱提供参考依据。     

三峡水库蓄水条件下树坪滑坡变形特征及稳定性分析

为了解三峡水库蓄水对树坪滑坡的影响,基于监测资料分析了滑坡位移随水库蓄水变化的规律,采用有限元分析软件Geo-studio分析了各蓄水阶段树坪滑坡的渗流场、位移场和稳定性变化特征。结果表明,水库蓄水过程可分为125~139~135m、135~156~145m和145~175~145m三个阶段,每个蓄水阶段对树坪滑坡的影响程度不同;库水位上升时滑体内地下水浸润线呈内凹趋势,库水位下降时滑体内地下水浸润线呈外凸趋势,且凹凸程度与运行水位差正相关;第一阶段蓄水过程主要引起树坪滑坡前缘局部变形,第二阶段蓄水过程中滑坡前缘变形量增大且变形逐步向滑坡中部发展,第三阶段蓄水过程中滑坡前缘及中部变形量明显增大,变形逐渐向后发展。最后根据树坪滑坡变形机理,提出了防治措施。研究成果可为三峡库区管理提供理论依据。     

三峡库区白家包滑坡频发微震下动力响应机制分析

三峡库区微震级低烈度地震频发,但相关研究较少,因此以三峡库区白家包滑坡为研究对象,耦合运用Geo-Studio中Quake、Seep、Slope模块模拟分析该滑坡频发微震下的动力响应情况。结果表明,由于能量传输耗能,后缘记录点位移小于前缘,且由于表层放大效应,上部记录点位移大于下部;滑坡整体呈现出不同程度的加速度放大作用,且前缘整体放大倍数大于后缘,表层大于内部,与动态位移分析一致;滑坡仅175m水位附近发生微弱液化,随着地震的持续,液化区沿滑体表面向下蔓延扩大,其他位置滑面无液化迹象,因此考虑不同因素的两种Quake应力法稳定系数时程曲线完全一致,且当滑面平均加速度大于临界值时,稳定系数小于1,由于地震持时较短,不会整体失稳,仅发生不可逆累进塑性变形。     

宁夏引黄灌区骨干渠道糙率原型观测分析

为给衬砌渠道的设计及运行管理单位提供有利的条件,同时积累衬砌渠道糙率的原型观测经验与成果,选取宁夏引黄灌区具有代表性的11条不同流量级别的骨干渠道,开展衬砌渠道原型糙率观测试验;并结合宁夏引黄灌区衬砌渠道实际情况,提出不同衬砌材料的糙率建议取值。结果显示,无论是使用单一材料的衬砌渠道还是使用多种材料的复合衬砌渠道,实测数据率定的糙率值普遍较设计值偏大,偏大原因有断面几何尺寸不标准、渠底比降与设计偏差较大、不同灌季的渠水含沙量等;现浇混凝土、预制混凝土板、格宾石笼填充卵石、格宾石笼填充块石、卵砾石糙率建议值分别为0.013 5~0.014 0、0.014 5~0.015 0、0.028~0.030、0.027~0.029、0.026~0.029。     

三峡水库支流库湾水流输移水华藻团能力研究

为研究水流对水华藻团的输移能力,将水华藻团概化为水体中的物质粒子,忽略其生物抗力,应用流体力学相关理论推导了水流对水华藻团的粘性阻力,并借鉴粒子在水流中的跟随性分析了不同优势种的水华藻团随水流被输移的效果。研究表明,不同的藻种由于颗粒大小不同而略有差异,但总体上跟随性很好,水流均能对其产生显著的推流输移作用。结合三峡水库香溪河库湾秋季水华过程及对应的水动力特性,以2007、2010年为例,证明汛末蓄水期间干流中层倒灌异重流引起库湾表层持续流向河口的水流趋势是秋季水华消退的直接原因之一。     

三峡水库运行对长江中下游洪水情势的影响

为评估三峡水库调度对长江中下游洪水情势的影响,基于长江中下游最新河道实测资料,构建了宜昌至大通的一维水动力模型,分析了3种不同洪水类型下长江中下游洪水情势的变化。结果表明,三峡水库的运行发挥了巨大的防洪作用,大大减轻了荆江河段和长江中下游的防洪压力;三峡水库对干流各站年最大洪峰流量有一定的削减作用,在上游型大洪水年,宜昌站洪峰削减率在23.4%～30.9%;在中游型大洪水年,宜昌站洪峰削减率在19.2%～31.8%,螺山站的削减率在9.0%～14.1%;在一般洪水年份,三峡对下游各站的洪峰削减率低于大水年份,宜昌站削峰率在1.9%～23.3%;在不同典型洪水年,各站的时段洪量也有一定程度的削减,宜昌站30d洪量削减率在1.8%～19.7%。