一种改进的混沌水文时间序列预报方法

提出了一种改进的应用于中长期水文预报的混沌预报方法,对水文时间序列进行周期性和混沌特性分析。利用傅立叶级数展开法分离出时间序列中的主要周期项,对时间序列与主要周期项的差值部分进行差分;利用相空间重构理论对此差分序列进行混沌预测,得到预报结果。实例计算表明此方法是可靠的。     

相空间神经网络耦合模型在水文预测中的应用

混沌相空间理论和神经网络用于径流系统的中长期预测,较传统途径可以更多地利用时间序列中包含的丰富信息,更好地揭示水文动力学系统的规律.针对混沌时间序列,结合混沌分析理论和BP神经网络,建立了相空间重构和BP神经网络耦合预测模型.经实例研究初步表明,用神经网络拟合相空间相点演化的非线性关系是可行的;相空间神经网络耦合预测模型在水文中长期预报中的应用是可行的、合理的,有较好的预报精度和应用价值.     

中长期水文预报方法研究综述

由于中长期水文预报对于水资源规划管理、水库及水电站调度具有的重要意义,其研究一直受到学术界和工程界的广泛关注。通过围绕其传统预报方法成因分析、数理统计方法和时间序列分析技术,和其现代的人工智能预报技术,包括模糊分析、人工神经网络、灰色系统分析、小波分析、混沌分析、支持向量机、遗传程序设计以及这些方法的相互耦合等进行的全面介绍和评述,并指出将来中长期水文预报的进一步研究方向。     

水文预报不确定性对水库防洪调度的影响分析

定量分析预报的不确定性,已成为防洪预报调度风险分析中的关键问题。本文基于Copula函数,提出了可以描述水文预报不确定性随时间演化特性的CUE(Copula-based Uncertainty Evolution Model)模型,并通过该模型模拟了水文预报不确定性序列;基于Monte-Carlo方法和模拟序列,计算了预报不确定性对水库防洪预报调度的影响。结果表明,CUE模型能够很好地模拟水文预报不确定性,采用预报预泄法,对三峡水库进行防洪调度,不会增加防洪风险率。     

日径流序列混沌识别中合理长度的确定

混沌理论是进行水文时间序列分析的重要手段。为保证分析结果的可靠,主张充分利用现有资料,但目前缺乏时间序列长度对混沌特性识别影响的研究。以长江上游武隆站和北碚站日径流序列(1951年-2012年)为例,通过对二者进行混沌分析,研究了最大Lyapunov指数对序列长度的响应。结果表明,日径流时间序列长度过小时会影响混沌识别结果,使结果缺乏可靠性;并不是样本序列长度越长混沌识别结果越好;当序列长度达到3 000左右时,序列的混沌特性达到稳定,结果可靠并缩短了计算时间。     

基于多重演化模式重构的水文预报模型及应用

因长期受人类活动、气候变化等多重因素作用,水文时间序列表现出多时间尺度、多频率、动态变化、自记忆性等复杂性特征,增加了水文预报结果的不确定性。本文将经验模态分解模型,核主成分分析模型和支持向量机模型耦合,建立了针对复杂性水文时间序列的预报模型,并采用NASH效率系数、自相关系数、相对误差作为模拟预测精度及参数率定的多目标判断标准。模型应用于黄河花园口水文站径流序列的长期水文预报中,结果表明:模型预报时段长,具有较好的预测准确性和实践应用价值。该模型为多重因素作用的复杂性水文时间序列预报提供了一种方法。     

水文时间序列的混沌神经网络预报

简要介绍混沌和BP神经网络的理论，在此基础上阐述了水文时间序列预测中混沌同BP神经网络结合的可行性，提出了用最小嵌入维数作为BP神经网络输入节点数方法，并给出了计算的方法和步骤，用宜昌日径流时间序列资料进行了验证，分析结果表明：用混沌同BP神经网络相结合的办法做日平均流量时间序列的预测是可行的，嵌入维数作为BPNN的输入节点数是合理的，关于隐含层的节点数问题还有待进一步研究。     

论混沌理论与水文预测问题

简述了混沌理论的基本概念，结合水文预测问题介绍了混沌理论应用的基本方法和步骤。在水文预测中，应用混沌分析方法需解决相空间重构、时间序列的混沌性识别和混沌时间序列预测等关键技术。     

水文时间序列AR(P)模型阶数的识别

介绍水文时间序列AR(P)模型的建立及其在中长期水文预报中的应用，并对确定模型阶数P的方法进行了总结和分析，力求进一步提高中长期预报的精度。     

基于小波变换的水文时间序列分解

运用Mallat算法和Daubechies小波，介绍了基于小波变换的水文时间序列分解方法。通过小波变换，将水文时间序列分解成不同时间尺度的确定性序列和随机序列，为建立水文时间序列中长期预报耦合模型打下了基础：以长江寸滩站日平均流量和年最大流量序列为例，进行了小波变换：通过对分解后的序列进行重构，结果是满意的。     

混沌水文时间序列区间预测研究

本文提出了一种混沌水文时间序列区间预测算法。该算法首先利用关联积分法计算嵌入参数，重构水文时间序列的相空间，而后采用交叉迭代模糊聚类算法确定当前时刻相点的相似状态，并依据给定的不同区间风险度，动态得到未来某一时刻水文要素值的取值区间。作为分析研究，本文采用长江寸滩水文站的月径流时间序列作为研究对象，对其进行非线性水文中长期区间预测研究。结果表明该方法不但可以避免混沌点预测中局部邻域确定的任意性问题，而且还避免了混沌点预测中必须模拟确定性的混沌规则，无法控制其误差的问题。     

气候变化下水文模拟不确定性若干问题讨论

在阐释水文不确定性定义的基础上,根据气候变化下水文模拟不确定性的分类,总结了气候变化情景、水文模型和评估过程方面不确定性研究的基本范式,概述了每种不确定性的来源及影响,综述了气候变化下水文模拟不确定性研究进展。指出了未来水文系统模拟不确定性研究的重点和方向：结合复杂网络,增强对极端气候事件预估的可靠性;科学处理数据时间窗问题和冗余性,为无资料地区径流预测提供支撑;揭示变化环境下非平稳异方差性水文序列的发生规律。     

西大洋水库唐河支流丰枯演化特征研究

唐河支流入库径流状态的变化对于西大洋水库运行管理及保障雄安新区水量供给都具有十分重要的现实意义,为此本文以西大洋水库唐河支流上下游倒马关、中唐梅水文站实测径流资料为研究基础,运用Archimedean Copula函数及Markov相关理论对两站丰枯遭遇概率及丰枯转移状态进行系统研究。结果表明:丰枯遭遇概率分析中,下游中唐梅水文站承接上游来水效果较好,两站丰枯遭遇概率中具有很强的同步性,概率接近0.8;丰枯转移状态研究中,两站在丰水状态都具有最强的自保守性,倒马关径流序列更显平稳,相较更适合预测;在稳定状态下倒马关水文站极端情况的重现期呈现相反态势,即特枯状态平均重现期最长,约为14年,而中唐梅水文站特丰状态平均重现期最长,约为10年,极端情况下的上游有利趋势并没有在下游水文站更好地呈现。     

水文系统复杂性的统计测度

本文提出了一种能够从系统可达状态的宏观概率层次和状态内部微观层次上的变化共同描述水文系统复杂性的定量方法.提出的方法用水文要素的信息熵、非平衡度、复杂度来描述水文系统的复杂性，是一种以物理概念为基础、传统的概率统计学方法与非线性科学方法相结合的方法，可有效地识别水文系统的复杂性，并有可能通过水文系统的复杂性与信息维等分形与混沌特征量间的联系，用传统的统计学方法来研究水文系统的分形与混沌特征.     

洛河径流典型解集模型研究

洛河是黄河的一条重要支流。本文采用洛河氵状头水文站1965~2003年共计39年的实测径流资料,依据线性平稳随机模型的理论建立了一阶自回归模型;运用季节性随机模型的理论方法建立洛河氵状头站月径流量典型解集模型。经实用性检验,模拟序列与实测序列各项估计参数吻合良好,符合精度要求。该模型可为洛惠渠灌区进行河源来水量预报和用水管理提供决策依据。     

中国古代水文题刻的类型、分布及特征研究

古水文题刻对历史典型场次水旱灾害水文复原、长时序水文规律研究具有重要而独特的资料价值。本文提出了中国古代水文题刻的分类体系,基于初步调查总结分析了中国古代水文题刻的分布特征。分析认为,中国古代水文题刻类型丰富、数量较多、有一定的序列性,以记录极端水旱灾害情况为主要特征,对长时序水文规律研究具有重要的资料价值,也是重要的水利遗产。建议加强基于水利遗产的古代水文题刻保护修复与展示技术研究,以及基于古代水文题刻的长时序水文序列、研究长时序水文规律特征分析技术方法的探索。     

应对水文序列非一致性变化影响的溯源重构法研究

水文序列的非一致性特征导致多种常用水文分析计算方法在理论上陷入瓶颈,因尚未得到有效的解决,仍需不断探索研究。从因变量与自变量关系的角度看,引起水文变量非一致性变化的原因是影响因子自身的非一致性变化。据此,针对单个影响因子作用于水文变量的规律,提出源函数概念,依据水文变量与影响因子源函数间的统计乘积模型,构建新的函数,并据此函数将非一致性变化的影响因子的作用从原序列中剔除,实现了非一致性序列向新的一致性序列的转化。本文称该方法为溯源重构法。获得的重构序列可用于以一致性序列为基础的分析计算工作。对陕西省佳芦河流域非一致性年最大洪峰流量序列的应用研究表明,溯源重构法不仅能有效消除序列的线性、非线性趋势以及突变等三种非一致性特征,且重构序列的分布更符合原序列的抽样属性。相比于分解合成法仅能去除序列的一阶矩趋势,溯源重构法在去除一、二阶矩的非一致性上均能发挥作用。     

物理性流域水文模型研究新进展

在计算机、空间观测等相关学科发展的推动下,物理性流域水文模型目前己成为流域水文模拟研究的重要发展方向。国内外很多学者通过一些新理论、新方法的应用,促进了物理性水文模型的研究,同时也使它成为了一个充满机遇和挑战的活跃领域。传统的物理性流域水文模型以数值求解控制水流运动的偏微分方程组为基本手段,存在模型应用尺度和方程适用尺度不匹配的尺度问题。为了解决这一问题,学者们开展了大量的思考和研究,同时也构成了当代水文学理论研究的中心内容,目前在物理性流域水文模型方面的研究可以归结为3个代表性的发展方向：在物理性和计算效率之间取得平衡的准物理性水文模型、基于不规则网格的物理性水文模型以及直接在宏观尺度建立数学物理方程的尺度协调的物理性水文模型。     

黄河水文科技与水文发展

从黄河下游的水文特性入手,通过对黄河下游水文资料的分析,论述了黄河水文测报的设施设备、科学技术、科技手段等发展的实际情况及其对黄河治理、开发、水文测报和社会经济、稳定所起到的作用.进而说明了黄河水文测验的设施设备、仪器与技术在不断向更经济、更简洁、更精确、更实用、更迅速的方向改革与发展,"维持黄河健康生命"和黄河的可持续发展与水文科技、水文科学发展息息相关.