论文题目: 黄河流域天然年径流变化特性分析及其预测
论文类型: 博士论文
论文专业: 水文学及水资源
作者: 张少文
导师: 丁晶
关键词: 黄河流域,年径流,周期性,相关性,随机性,突变性,太阳黑子,小波方法,随机理论,神经网络,分析预测
文献来源: 四川大学
发表年度: 2005
论文摘要: 河川径流受气候、流域自然地理及人类活动的综合影响,其变化呈一个非线性动力系统。尤其是黄河流域,西起青藏高原的巴颜喀拉山,东临渤海的黄河下游冲积平原和鲁中南低山丘陵区,北抵阴山的内蒙古高原,南至横亘黄土高原的秦岭,幅员辽阔、跨越多种自然地理环境,受来自不同的气候带的影响,致使流域内气象万千,水文现象错综复杂。也出于对其流域水文过程的认识程度,以及分析、模拟流域所持有实测的、文献记录的或历史调查等资料情况的局限,至今还难以完全用数学物理方法确切地描述其中每一个子过程。况且其径流、洪水、冰情等变化特性的分析与研究方法主要依赖于传统的统计理论和方法,而在现有的降雨及径流分析模拟中,概念性流域水文模型或引入气象等外部因子分析建模占有主导地位,从而导致目前黄河流域水文水资源情势变化规律的分析与预测,主要借助于传统的统计方法、概念性模拟或经验函数关系的描述。 本论文依托国家重点自然基金项目:黄河流域典型支流水循环机理研究(NO.50239050)、国家重点自然基金项目:黄土高原小理河降雨径流关系变化规律研究(NO.50249024)和基于子波和分形理论的水文尺度分析新途径(NO.40271024),以及资助项目:预测新理论、新方法在水资源情势分析中的应用(NO.HSY03013)运用现代新理论和新方法,即随机理论及分析方法、小波理论及分析方法和人工神经网络理论及建模方法,并结合传统的分析方法,利用黄河水文水资源所提供的数百年黄河天然年径流变化的时间序列和实测资料,针对黄河干流和其主要支流(渭河、汾河和北洛河)天然年径流长期变化的重要特性如:周期性、相关性、随机性和突变性进行分析研究;并对太阳黑子
论文目录:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景、目的及意义
1.2 研究现状和发展趋势
1.2.1 随机过程分析方法
1.2.2 小波分析方法
1.2.3 神经网络分析、预测方法
1.2.4 发展趋势
1.3 研究的主要范围、内容及技术路线
1.3.1 主要范围、内容
1.3.2 主要技术路线
1.4 黄河流域自然概况
1.4.1 地理位置
1.4.2 地形地貌
1.4.3 土壤与植被
1.4.4 气候特征
1.4.5 水系
1.4.6 水文地质
1.4.7 经济社会现状
第2章 基于小波的黄河流域天然年径流变化特性分析
2.1 引言
2.2 小波分析方法
2.2.1 小波变换
2.2.2 小波方差
2.3 黄河上游天然年径流长期变化特性分析
2.3.1 基本资料
2.3.2 年径流时间序列的小波变换
2.3.3 年径流距平系列的时频分析
2.3.4 年径流变化的主周期分析
2.4 黄河中下游天然年径流长期变化特性分析
2.4.1 基本资料
2.4.2 年径流距平系列的时频分析
2.4.3 年径流变化的主周期分析
2.5 基于实测资料的黄河天然年径流变化特性分析
2.5.1 基本资料
2.5.2 兰州、龙门和利津三站年径流小波变换的模平方时频特性分析
2.5.3 兰州、龙门和利津三站年径流变化的主要周期分析
2.6 基于实测资料的黄河主要支流天然年径流变化特性分析
2.6.1 基本资料
2.6.2 北洛河、汾河和渭河三站年径流小波变换的模平方时频特性分析
2.6.3 北洛河、汾河和渭河年径流变化的主要周期分析
2.7 小结
第3章 多尺度下黄河流域天然年径流时序的相关性分析
3.1 引言
3.2 分析方法
3.2.1 时间序列的自相关系数
3.2.2 时间序列的互相关系数
3.2.3 相关系数的显著性检验
3.3 黄河上游与中下游天然年径流时序长期变化相关性分析
3.3.1 基本资料
3.3.2 黄河上游与中下游原始序列自相关性分析
3.3.3 黄河上游与中下游原始序列间的互相关分析
3.3.4 黄河上游与中下游年径流长期变化时序间多尺度互相关性分析
3.4 基于实测资料的黄河天然年径流时序相关性分析
3.4.1 基本资料
3.4.2 黄河上、中和下游天然年径流原始序列自相关性分析
3.4.3 黄河上、中和下游天然年径流原始序列间互相关分析
3.4.4 黄河上、中和下游天然年径流时序间多尺度互相关性分析
3.5 黄河主要支流天然年径流时序相关性分析
3.5.1 黄河主要支流年径流原始序列自相关性分析
3.5.2 黄河主要支流年径流原始序列间互相关性分析
3.6 多尺度下黄河与其主要支流年径流时序间相关性分析
3.6.1 黄河陕县站与黄河主要支流天然年径流原始序列间互相关分析
3.6.2 多尺度下黄河陕县站与渭河天然年径流时序间互相关分析
3.6.3 多尺度下黄河陕县站与汾河天然年径流时序间互相关分析
3.6.4 多尺度下黄河陕县站与北洛河天然年径流时序间互相关分析
3.7 小结
第4章 基于MARKOV过程的黄河天然年径流长期丰枯状态变化特性分析
4.1 引言
4.2 MARKOV理论概述
4.3 年径流丰枯状态分级标准
4.4 黄河上游天然年径流长期丰枯状态变化特性分析
4.4.1 基本资料
4.4.2 年径流丰枯状态变化的Markov过程分析
4.5 黄河中下游天然年径流长期丰枯状态变化特性分析
4.5.1 基本资料
4.5.2 年径流丰枯状态变化的Markov过程分析
4.6 小结
第5章 黄河天然年径流连续枯水年变化特性分析
5.1 引言
5.2 分析方法
5.2.1 干旱(负轮长)的变化特征
5.2.2 严重干旱出现概率的统计
5.3 黄河上游连续枯水年变化特性分析
5.3.1 连续枯水年变化特征
5.3.2 一定时期内负轮长重现期的估计
5.4 黄河中下游连续枯水年变化特性分析
5.4.1 连续枯水年变化特征
5.4.2 一定时期内负轮长重现期的估计
5.5 小结
第6章 多尺度下黄河流域天然年径流突变特性分析
6.1 引言
6.2 分析方法
6.2.1 李氏指数(Lipschitz exponent)
6.2.2 多尺度下小波系数极大值与李氏指数间的关系
6.3 黄河上游和中下游天然年径流长期变化突变特性分析
6.3.1 基本资料
6.3.2 黄河上游天然年径流长期变化突变特性分析
6.3.3 黄河中下游天然年径流长期变化突变特性分析
6.4 基于实测资料的黄河主要支流其天然年径流突变特性分析
6.4.1 黄河主要支流渭河天然年径流突变特性分析
6.4.2 黄河主要支流汾河天然年径流突变特性分析
6.4.3 黄河主要支流北洛河天然年径流突变特性分析
6.5 小结
第7章 太阳活动对黄河流域天然年径流变化影响的分析
7.1 引言
7.2 太阳黑子及其活动周期
7.2.1 太阳黑子活动11年周期
7.2.2 太阳黑子活动22年周期
7.2.3 太阳黑子活动80～90年周期
7.3 太阳黑子活动与黄河天然年径流时序变化的相关性分析
7.3.1 分析方法
7.3.2 黑子活动与黄河上游年径流长期时序变化的相关性分析
7.3.3 黑子活动与黄河中下游年径流长期时序变化的相关性分析
7.4 太阳黑子活动与黄河主要支流年径流时序变化的相关性分析
7.4.1 黑子活动与黄河主要支流天然年径流原始序列间互相关分析
7.4.2 多尺度下黑子活动与黄河主要支流年径流序列间互相关分析
7.5 太阳黑子活动11年周期对黄河天然年径流丰枯变化的影响
7.5.1 基本资料及黄河年径流丰枯划分标准
7.5.2 黑子活动11年周期与黄河上游年径流丰枯变化关系
7.5.3 黑子活动11年周期与黄河中下游年径流丰枯变化关系
7.6 太阳黑子活动磁周期对黄河天然年径流丰枯变化的影响
7.6.1 黑子活动磁周期对黄河上游年径流丰枯变化的影响
7.6.2 黑子活动磁周期对黄河中下游年径流丰枯变化的影响
7.7 太阳黑子活动对黄河天然年径流突变的影响
7.8 小结
第8章 黄河年降雨—径流BP预测模型的应用研究
8.1 引言
8.2 多层前馈网络与经典BP算法
8.2.1 网络结构
8.2.2 经典BP算法
8.2.3 BP算法的限制和不足
8.2.4 BP算法的改进
8.3 基于改进BP算法的黄河年降雨～径流预测模型
8.3.1 基本资料
8.3.2 BP人工神经网络模型的构造
8.4 网络训练与计算结果分析
8.4.1 训练样本的选择
8.4.2 数据处理
8.4.3 网络训练
8.4.4 网络检验
8.4.5 神经网络模型与多元回归模型的比较
8.5 结论
第9章 多尺度下黄河年径流AR(P)耦合预测模型的应用研究
9.1 引言
9.2 建模方法
9.2.1 AR(p)模型
9.2.2 多尺度分析
9.3 多尺度下年径流AR(P)耦合预测模型的建立
9.3.1 基本资料
9.3.2 模型的构造
9.3.3 模型的检验
9.3.4 拟建耦合模型与单一AR(p)模型的比较
9.4 结论
第10章 黄河天然年径流未来50年变化趋势的预测
10.1 引言
10.2 预测分析方法
10.2.1 神经网络结构与其算法的实现
10.2.2 年径流距平丰枯状态时间序列差积曲线
10.3 黄河上游天然年径流时序中长期BP预测模型
10.3.1 基本资料
10.3.2 BP网络结构的输入层和数出层单元节点数的确定
10.3.3 网络隐层节点数的确定
10.3.4 网络训练与检验
10.4 黄河中下游天然年径流时序中长期BP预测模型
10.4.1 基本资料
10.4.2 BP网络结构中各层单元节点数的确定
10.4.3 网络训练与检验
10.5 黄河天然年径流未来50年变化趋势的分析
10.6 小结
第11章 总结与展望
11.1 主要研究成果
11.2 展望
声明
攻读博士学位期间发表的学术论文
攻读博士学位期间参加科研及获奖情况
致谢
附表：10—1(第10章)
附表：10—2(第10章)
发布时间: 2005-10-08
参考文献
- [1].考虑水文过程的年径流非一致性分析[D]. 江聪.武汉大学2017
相关论文
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- [3].复杂性理论在河川径流时间序列分析中的应用研究[D]. 佟春生.西安理工大学2005
- [4].马尔可夫链预测方法及其在水文序列中的应用研究[D]. 夏乐天.河海大学2005
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