黄河宁蒙段冰凌生消演变特征及预报研究

摘要

黄河是中国凌汛出现最为频繁的河流，其中黄河上游宁夏至内蒙古河段冰凌的影响因素众多、成灾机理最为复杂。因此，探明宁蒙河段冰凌生消演变机理及特征，构建适合的冰情预报模型，对于该河段的防凌减灾工作具有重要意义和实用价值。
　　本文系统分析了黄河宁蒙段近50年的冰情资料，初步探明了宁蒙河段的冰情特征和影响因素，基于小波变换分析了冰情的多时间尺度特征，并构建了适合宁蒙河段特点的冰情预报模型。论文主要研究内容包括如下几个方面：
　　(1)概述了宁蒙河段的冰情，统计分析了历史凌灾发生情况；从成冰阶段、流凌阶段、初封阶段、稳封阶段、融冰阶段和开河阶段等冰凌生消演变过程入手，探明了冰凌生消演变特征。
　　(2)通过近10年宁蒙河段冰情与历史数据的对比分析，发现了冰情变化的新趋势；分析了影响宁蒙河段冰情的主要因素，并重点探讨了水库运用对宁蒙河段冰情变化的影响。
　　(3)运用小波变换进行了黄河宁蒙河段冰情的多时间尺度分析，摸清了不同时间尺度下冰情的发展及波动趋势，结果表明该河段冰情信息序列大多存在明显的周期变化规律，能为宁蒙河段中长期冰情变化分析提供参考依据。
　　(4)针对小样本资料，运用粒子群算法优化支持向量机的模型参数，建立了适合宁蒙河段冰情特点的预报模型，并对该模型进行实例应用及评价。结果表明该预报模型能对宁蒙河段的封、开河日期做出较为准确的预测，对防凌工作具有重要意义。
　　最后，总结了论文的主要研究成果，对研究的不足之处进行了讨论，对有待深入研究的问题进行了展望。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 题目来源

1.2 选题背景及研究意义

1.2.1 选题背景

1.2.2 研究意义

1.3 国内外相关研究进展

1.3.1 国外冰凌研究进展

1.3.2 国内冰凌研究进展

1.4 研究目的及研究内容

1.4.1 研究目的

1.4.2 研究内容

1.5 研究方法及技术路线

1.5.1 研究方法

1.5.2 技术路线

2 黄河宁蒙段冰情特征及影响因素分析

2.1 黄河宁蒙段冰情概况

2.1.1 黄河冰情概述

2.1.2 黄河宁蒙段冰情概况

2.1.3 黄河宁蒙段历史凌情统计

2.2 黄河宁蒙段冰凌生消过程分析

2.2.1 结冰期

2.2.2 封冻期

2.2.3 解冻期

2.3 黄河宁蒙段冰情特征及影响因素分析

2.3.1 黄河宁蒙段冰情特征

2.3.2 近10年宁蒙河段冰情特征变化

2.3.3 宁蒙河段冰情影响因素分析

2.4 水库运用对宁蒙河段冰情的影响

2.4.1 水库运用前后宁蒙河段冰凌灾害对比分析

2.4.2 刘家峡、龙羊峡水库运用对宁蒙河段冰情的影响

2.4.3 万家寨水库运用对宁蒙河段冰情的影响

2.5 本章小结

3 基于小波变换的宁蒙段冰情多时间尺度分析

3.1 概述

3.2 小波分析方法及其在水文学上的应用

3.2.1 小波分析方法

3.2.2 小波分析在水文学上的应用

3.3 基于小波变换的宁蒙段冰情多时间尺度分析

3.3.1 宁蒙段凌汛三期变化特征

3.3.2 宁蒙段冰期气温变化特征

3.3.3 宁蒙段冰期径流量变化特征

3.4 本章小结

4 黄河宁蒙段冰情预报因子选取及预报模型构建

4.1 预报因子选取

4.1.1 单相关系数法

4.1.2 预报因子选择

4.2 支持向量机概述

4.2.1 支持向量机基本原理

4.2.2 统计学习理论

4.3 SVM与核函数的选择

4.3.1 SVM的选择

4.3.2 核函数的选择

4.3.3 SVR的主要参数

4.3.4 SVM算法实现

4.4 基于粒子群算法优化的支持向量回归

4.4.1 粒子群算法

4.4.2 适应度函数设计

4.4.3 PSO-SVR冰情预报模型的构建

4.5 本章小结

5 黄河宁蒙段冰情预报模型应用及效果评价

5.1 模型应用

5.1.1 封河日期预报

5.1.2 开河日期预报

5.2 模型效果评价

5.2.1 封河预报效果评价

5.2.2 开河预报效果评价

5.3 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要研究结论

6.2 展望

攻读学位期间发表的学术论文及参加的科研项目

致谢

参考文献