耦合新安江模型与LSTM模型的赣江流域径流模拟研究

准确的径流模拟对流域水资源优化配置、防汛抗旱具有重要作用。为此,以赣江流域为例,构建了新安江模型与LSTM的耦合模型(XAJ-LSTM),对比分析了XAJ-LSTM、新安江模型和LSTM模型的径流模拟差异,并评估了汛期划分对径流模拟精度的影响。结果表明,在赣江流域,LSTM模型的最佳神经元参数为第一层18个,第二层36个;LSTM模型的径流模拟效果要优于新安江模型,且利用新安江模型对LSTM模型进行物理约束后,R RMSE的降幅达11%;考虑汛期划分能够提升XAJ-LSTM模型对汛期与非汛期径流的模拟精度,且在汛期的改善效果更明显,R RMSE减幅达18%。研究成果可为赣江流域径流模拟与预报提供参考。

江汉平原湖区汛期划分及控制水位研究

江汉平原湖区是湖北粮食主产区和经济核心区,也是洪涝、干旱灾害的易发区。针对江汉平原易出现旱涝急转的问题,以长湖、洪湖、梁子湖、斧头湖、汈汊湖五大湖泊为例,采用散布图、历时保证曲线方法进行湖区汛期划定,进而确定不同时期的湖泊控制水位,以提高雨洪资源利用率。

系统聚类法在水库汛期分期中的应用

针对水库控制流域汛期分期的实际问题,研究提出了采用多因子、基于模糊相似矩阵的系统聚类分析方法,避免了以往研究采用单因子进行分析带来的片面性.文章以滦河流域为实例,选用描述流域降雨和洪水特性的6个因子,计算论域元素之间的相似系数,以构成模糊相似矩阵,然后通过系统聚类分析,进行了汛期的分期分析计算.计算结果表明,该方法更具合理性.

Fisher最优分割法在汛期分期中的应用

针对传统汛期分期多采用定性、统计分析方法,其结果往往带有不确定性的缺陷,介绍了Fisher最优分割法的基本原理和分割步骤。以海河流域密云水库为例,选取反映水库流域暴雨洪水季节性规律的5个指标,根据专家评判法给出各指标的权重系数,计算目标函数,进而进行汛期的分期计算。综合分析和合理性验证表明,该方法具有多指标聚类、满足时序性划分且能判断分几期较优等特点,较适用于汛期的定量分期研究。

我国北方水库汛期描述的综合分析方法

运用成因分析、概率统计分析、模糊集分析的手段系统地对我国北方流域水库汛期进行了科学描述，提出了确定汛期隶属函数的方法和步骤，并列举了红山水库的运用实例．

Fisher最优分割法在李仙江流域汛期分期中的应用

针对目前常用的汛期分期方法存在的主观性强、考虑因素单一和分期结果不确定等问题，提出利用Fisher最优分割法进行汛期分期。基于Fisher最优分割法的基本原理和应用步骤，以李仙江流域为例，选择反映汛期暴雨洪水特性的5个指标，将该流域的汛期划分成了4个分期，即前汛期为6月1日～6月30日，主汛期为7月1日～9月10日，过渡期为9月11日～10月31日，后汛期为11月1日～11月30日，并将Fisher最优分割法的汛期分期结果与数理统计法以及模糊集合分析法两种常用的汛期分期方法的分期结果进行比较。结果表明，Fisher最优分割法的分期结果不仅合理可信，而且相对于常用的汛期分期方法具有一定的优越性。

水库设计汛限水位动态模糊控制分析

设计汛限水位是水库运行的重要特征水位.应用模糊水文水资源学理论与方法计算水库汛期相对隶属函数,确定汛限水位,对水库汛期水位进行动态模糊控制.即根据降雨资料进行直接模糊统计确定汛期经验相对隶属函数.采用降半正态分布模拟汛期理论相对隶属函数;根据水库的实际运行情况,确定分布参数.以经验相对隶属函数为依据,调整参数,由最小二乘法优化准则和估计误差,选择经验与理论相对隶属函数的最优拟合,取两者外包线值作为水库汛期相对隶属函数的最终结果,并将其作为权重,计算不同水库设计标准的汛限水位,实现动态模糊控制.音河水库实例表明了这种方法的科学、合理与可操作性.

水库控制流域汛期分期的有效聚类分析

受诸多因素影响的水库汛期分期其实质是一个聚类数目未确知的高维时间序列聚类问题,它要求聚类方法具有能处理高维和时序性数据,且能同时回答聚为几类最为合理的能力。鉴于目前常规聚类方法不同时具备这些能力,在模糊C-均值聚类和紧密与分离聚类有效函数的基础上,提出了能够处理高维时序聚类问题的动态模糊C-均值聚类分析方法和相应的时序聚类有效性函数,耦合二者建立了适用于汛期分期的有效模糊聚类分析方法,提出采用实码加速遗传算法优化求解,克服了模糊C-均值聚类方法常规迭代优化求解对初值敏感的困难,并给出了完备的建模步骤和模型的合理性检验。最后,将模型应用于滦河流域潘家口水库汛期分期中,得出了合理的结论。

水库汛期分期定量分析方法的应用比较研究

传统的水库汛期分期方法多采用结合数理统计的定性分析途径,其结果往往带有不确定性,而科学的定量分析方法可为汛期的合理分期提供依据。本文以滦河流域潘家口水库为实例,采用常用的6种聚类分析方法进行了定量分期研究,并结合对水库汛期分期本质的分析,对各种方法的适用性进行了综合对比。

水库汛期分期及其评价方法

【目的】对2种不同汛期分期方法进行实例应用,并对其相应分期结果进行对比分析与评价。【方法】在介绍分形理论与模糊集合理论的基础上,以安康水库为例,应用上述2种理论方法对水库进行汛期分期的求解;首次提出了考虑权重因子的均方差评判指标S,并对2种方法的分期结果进行了对比与分析。【结果】利用分形理论得到安康水库的汛期分期结果为:前汛期05-01-06-20,主汛期1 06-21-07-20,主汛期2 07-21-08-20,后汛期08-21-10-10;基于模糊集合理论的汛期分期结果为:前汛期05-01-07-15,主汛期07-16-08-20,后汛期08-21-10-31。在设定不同分期段不同权重因子组合下,计算出的S分形值都较S模糊小。【结论】基于分形理论的汛期分期结果更为具体、准确;而应用模糊集合理论所得到的汛期分期结果虽较为粗糙,但可以依隶属度值为系数进而推求汛期的分期汛限水位。

水文分期描述的模糊统计方法

提出了用模糊统计法以及选配函数法确定汛期模糊集隶属函数的详细方法和步骤。通过实例表明选用升半降半正态分布函数，并依据某些点隶属度的统计计算，可得到与实际情况符合较好的汛期糊模集隶属函数．

基于模糊集合分析的汛期分期方法及其应用

在模糊集合分析理论及一般方法的基础上,充分考虑汛期的发展变化具有的模糊性、随机性和过程性,以及降雨径流响应过程的特征,以汛期正向累计雨量序列及反向累计雨量序列为基础,重新构造出一新的累计雨量序列,并作为汛期划分研究的基本研究对象,提出了出入汛最高标准(ASMAX)的概念以及消除出入汛标准影响的处理方法。最后对于桥水库控制区域汛期的分期规律进行了实际应用研究,研究结果表明:于桥水库控制流域汛期开始于6月11日,结束于9月18日,其中主汛期开始于7月21日,结束于8月4日。这基本符合海河流域主汛期在"七下八上"的统计规律。也表明累计雨量序列在一定程度上可以反应出汛期所具有的过程性,更适合汛期的分期分析。

水库汛期模糊划分及其分期汛限水位的确定

根据模糊集合理论,利用水库汛期水文统计信息拟合汛期模糊隶属函数参数,计算汛期各时期的相对隶属度及相应的防洪库容,据此确定水库汛期各个时期的汛限水位。实例计算结果表明,水库汛末汛限水位最高可比原来提高2.4m,增加兴利库容9000万m3。

大桥水库汛限水位分期控制研究

本文对大桥水库汛限水位分期控制方案进行了研究。首先,结合大桥水库调度运行特性,对水库所在流域的洪水成因变化、降雨时间分布和洪水发生时间分布等特征进行了分析,偏安全考虑确定汛期分期方案为:6月1日至9月15日为主汛期、9月16日至9月30日为后汛期。其次,采用频率分析法推求了大桥水库的分期设计洪水成果,结果表明,大桥水库后汛期设计洪水与年最大设计洪水相比量级较小,进行汛期分期调度既是必要的,也是可能的。最后,基于大桥水库分期设计洪水成果,经调洪计算分析最终推荐大桥水库汛限水位分期控制方案为主汛期2 018.00 m、后汛期2 019.00m,此方案有利于拦蓄汛末洪水资源,减少弃水量,增加水库综合效益,并可为大桥水库汛限水位动态控制提供依据。

碧流河水库后汛期汛限水位及控制运用方式

水库汛期分期后上下游防洪标准的确定是水库分期运用的难点,针对北方地区后汛期来水特点,提出从防洪、兴利与两者权衡3个角度通过优化推求汛限水位备选方案,并协调方案中各指标间的复杂关系,建立汛限水位多方案分层模糊优化决策模型。经应用于碧流河水库表明,该方法在不改变水库原防洪标准的前提下,抬高水库后汛期汛限水位。研究结果为决策提供了技术支持,对北方缺水地区的其它水库有指导意义。

基于模糊集理论的石泉水库分期汛限水位确定

在模糊集理论的基础上依据模糊统计方法计算了石泉水库汛期逐日的经验隶属度,按其线形进行参数曲线拟合求得理论隶属函数和理论隶属度。通过对经验和理论隶属度的对比,确定了汛期的实际隶属度。依此对石泉水库汛期进行模糊划分求得石泉水库汛期各天的模糊控制水位。与现行防洪限制水位进行对比分析表明,该法可有效缩短主汛期历时、分期提高汛限水位、减少汛期弃水量、增大水库汛后蓄满几率,进而较好地解决防洪与兴利的矛盾。

确定水库分期汛限水位的神经网络调洪演算方法

水库汛限水位动态控制是目前协调防洪与兴利矛盾,进而实现洪水资源安全利用的关键问题.现行汛限水位是通过对不同频率设计入库洪水进行调洪演算确定的.由于汛期不同分期对应不同的设计入库洪水,于是在保证水库大坝工程安全的前提下,从水库实际调度方案和下游防洪标准角度出发,应用BP神经网络对各分期不同频率设计入库洪水进行逆时序调洪演算,充分挖掘水库汛期兴利效益,最大限度抬高汛限水位,由此提出确定水库分期汛限水位的神经网络调洪演算方法.应用结果表明:该方法直观、计算量小,精度可满足实际工程需要,在水库汛限水位计算中具有推广应用价值.

基于洪水资源利用的汛期分期研究

我国许多流域水资源短缺,而年内降雨量主要集中在汛期几个月。传统的汛期划分方法常常造成汛期大量弃水、汛末无水可蓄现象,影响了水库兴利功能的发挥。为此,从洪水资源利用的角度出发,分析了常用的汛期划分方法的不足之处,提出基于降雨、径流规律分析的定性统计法与Fisher最优分割方法相结合的汛期划分方法,并以跋山水库为例进行了汛期分期划分,划分结果较为理想。

基于集对分析的赣江中上游流域汛、枯水期分期研究

南方红壤丘陵区洪涝和季节性干旱灾害并存,合理划分汛、枯水期可为旱涝灾害防控提供科学依据.本文选取并统计赣江上中游国家气象站、水文站旬最大1日降水量、旬最大3日降水量、旬降水总量和旬平均流量,采用集对分析,将赣江上中游流域汛期划分为2月1～28日为汛前期,3月1～31日为前汛期,4月1日～6月30日为主汛期,7月1日～9月10日为汛后期,9月11日～次年1月31日为枯水期.集对分析汛期分期结果与传统汛期相近,理论基础完善,可用于赣江上中游流域水资源综合管理.

水文变异对水库汛期分期及汛限水位确定的影响

为科学探讨水文变异对水库汛期分期及汛限水位的影响,基于广西澄碧河水库53年径流数据,采用Mann-kendall、滑动T和Morlet小波等分析水文变异情况并确定突变年,应用集对分析法分别对变异前后的水库汛期进行分期,并结合调洪演算推求和比较水文变异前后的汛限水位。结果表明:径流序列呈现下降趋势,并存在19年的主周期,突变年为1990年。水文变异对水库汛期分期结果有一定影响,主要表现为缩短了前过渡期历时,延长主汛期历时。前汛期汛限水位可调控范围变异前为185~187 m,变异后为185~187.97 m,水文变异使前汛期汛限水位调控上限增加0.97 m,而后汛期变异前为185~188 m,变异后为185~187 m,水文变异使后汛期汛限水位调控上限减少1 m,可见水文变异主要影响着前后汛期汛限水位调控的上限,主汛期无明显变化。