三峡流域中长期径流预报模型精度评定综合分析及优化方法研究

摘要

径流预报是在掌握水文客观规律的基础上对未来一定时期内的流量、水位等水文状态做出定量或定性预测的科学技术,其预报结果对防洪抗旱计划、水资源规划管理、水库调度、航运管理的统筹安排有重要的参考价值,因此径流预报的研究工作具有重大的社会意义和经济价值。径流预报结果的准确率及可信程度是衡量预报服务质量的重要标准,根据《水文情报预报规范》准确度、精密度和可信度的要求,采用科学合理的精度评定方案是规范水文预报服务的有效方法。由于径流变化规律错综复杂、预报模型体系结构存在限制、模型结构单元和参数的辨识能力存在限制以及输入资料存在误差等原因,径流预报的精度在达到一定程度后便难以提高。为了进一步改善径流预报模型的合理性,提高模型的预报结果精度,必须采用技术途径对径流预报模型进行优化。
　　本文研究工作以本人所在研究团队为三峡梯调中心开发的应用于中长期径流预报的时间序列均生函数模型、最近邻回归小波模型、自回归小波模型作为研究对象,以中长期径流预报模型精度评定、综合分析及优化方法的探讨为研究内容而展开。研究中结合《水文情报预报规范》的相关内容制定了三峡流域中长期径流预报模型精度评定方案,并在精度评定结果的基础上采用综合评价法从多个方面对三个径流预报模型预报结果的准确率进行了分析评价,为预报模型优选工作提供了科学的理论方法。研究工作中从模型体系结构及水文资料等方面分析了径流预报的误差来源并对模型校正、组合预报等多种优化方法进行了研究,对多种常用预报模型校正方法进行了实验分析并提出了一种残差校正改进模型及基于信息熵的组合预报模型,经实验研究上述方法能显著提高中长期径流预报模型预报结果精度。本文还探讨了变权重组合预报模型、模型校正技术与组合预报联合优化方法在三峡流域中长期径流预报上的适用性及有效性并对其做出初步结论。以上述的中长期径流模型的精度评定、综合分析、校正技术及组合预报等优化方法的研究成果为基础,本文提出了一套科学系统的预报模型精度分析与提高的实施方案。
　　为了使三峡流域径流预报模型精度评定、综合分析及优化方法的理论研究成果能更好的服务社会生产,本文设计开发了中长期径流预报模型评定及优化系统模块,该模块将应用于为三峡梯调中心开发的三峡梯级水电站联合优化调度决策支持系统中,模块集成了中长期径流预报模型精度评定模块、中长期径流预报模型综合评价模块、中长期径流预报模型校正模块、中长期径流组合预报模块以及中长期径流预报模型联合优化模块,可实现中长期径流预报模型精度评定及综合评价,并提供模型校正、组合预报、联合优化等多种方法提高中长期径流预报模型的预报精度。

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1 前言

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3研究方案与关键技术

2 三峡流域中长期径流预报模型

2.1 三峡流域水文特性简介

2.2 三峡流域工程概况

2.3三峡流域中长期径流预报模型描述

3三峡中长期径流预报模型精度评定及综合分析

3.1中长期径流预报精度评定方案研究

3.2 三峡中长期径流预报模型精度评定

3.3三峡中长期径流预报模型综合分析

3.4径流预报误差来源分析

4 三峡中长期径流预报模型精度提高及优化方法

4.1 径流预报模型的校正技术

4.2组合预报及其择优方案

4.3校正模型与组合预报联合优化方案

4.4中长期径流预报模型优化方法总结

5 系统设计与实现

5.1系统设计方案

5.2中长期径流预报模型评定模块设计与开发

5.3 中长期径流预报模型优化模块设计与开发

5.4实例应用与分析

6 总结与展望

6.1研究工作总结

6.2展望

致谢

参考文献

附录1 攻读学位期间参与的科研项目

附录2 攻读学位期间发表的论文