偏差递归神经网络在区间洪水预报中的应用研究

素和不确定性 因素进行综合分析来确定模 型的输入信息 ，以东北地区丰满 、白山等水 电站的历史水文 观测数据验证 了这种模型的有效性 ，期望这一方法能够为区间洪水预报精度的提高提供参考．
２ 人工 神 经 网络 与 洪水 预 报
２ １ 水 文模 型 的选择 ．
目前对于流域水文模型有多种选择 ，典型的如新安江三水源模 型、水箱模 型、萨克拉 门托模型 、 单 位线 法和 Ｃ Ｓ模 型等 ，由于流 域 的差 异性 、流域 单元 划 分 和实 测 历史 数 据 的有 限性 等 问题 ，使 得上 Ｌ
２ ２ 带有偏 差单 元的递 归神 经网络 模型 ．
对于特定流域区间的洪水预报建模中 ，必须充分利用有 限的水文观测数据 ，同时提供高精度的预 报结 果 ，尤其 是洪峰 的预报 精度 ．本 文采 用一 种带 有偏 差单 元 的递 归 神经 网络来 进 行 水文 预 报 的建 模 ，
型进 行 验证 ，结果证 明 了这一 方法 的可行 性 ，理 论分析表 明该方 法可 以推 广到其他 区问
洪水预 报 中． －
关键词 ｉ神 经 网络 ；洪水预 报 ；水 文观测 中图分 类号 ： １７ ５文 献标 识 码 ： 文 章编号 ： ０ ７—１ ３ ２ ０ ） ２— ０ ８一 ４ Ｏ５． Ａ １０ １ Ｘｆ０ ７ ０ ０ ６ ｏ
．６ ９．
针对 河 道洪水 预报而 言 ，按 照 国家 水 文预 报 规 范 ，各 流域 一 般 都设 有 水 情 信 息监 测 网 ，相 应 地 有
多年洪水实测资料 ，而这些资料能够反映河道洪水的演进规律． 为了充分考虑降水不均 ，在区间洪水预 报过程中，数据资料来源于河道上游 的 ｎ 个雨量站，各个雨量站根据实际水文预报需求 ，划定时段对
收 稿 日期 ： ０６—１ ２０ ２—１ ８
作者简介 ： 肖 瑛 （９ ９ ，女 ，蒙古族 ，河北省承德市人 ，博士，讲师 ，研究 方向：通 信与信息系统． １７ 一）
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第 ２期
肖 瑛等 ： 偏差递归神经网络在 区间洪水预报中的应用研究
述 确定性 水 文 预报模 型缺乏选 择依 据 ，往 往需 要 根 据专 家 经验 并 通过 对 各 种模 型 的测 试 比较 才能 确定
选择 的水 文模 型 是否适 合所在 流域 的水文 预报 ．近 年来 ，基于 神经 网络 的洪水 预报方 法得 到 了很 多学者 的关 注 ．人 工神 经 网络是在 人类对 其大脑 神经 网络认 识理解 的基 础上 ，人 工构造 的能够实 现某种 功能 的
运行机制的模拟．与其他模型相比较，神经网络洪水预报方法具有独特的优越性 ，表现在以下方面． （ ）不需 要 对洪水过 程规律 有充 分 的认 识 ． １ （ ）输入 信 息参数 简单 ． ２
（ ）高 度 的鲁棒性 和非线性 过程 的模 拟能 力． ３
（ ）具 有一定 的推 广能 力．实 践证 明 ，将 神经 网络用 于洪水 预报 是切 实可行 的 ． ４
定性水文预报模型往往达不到足够预报精度和预见期．除了不确定性因素的影响，水文预报失真的另一
个 重要 原 因就是 水文预 报模 型的缺 陷． 因此 ，对水 文预报 模 型 的研 究 成 为 了近年 来 水 文预 报研 究 的一 个 热点课 题 ．本 文利 用一种 带有偏差 单元 的递 归神 经 网络建立 水文 预报模 型 ，通过 对水文 预报确定 性 因
肖 瑛 ，李振 兴 ，董 玉华
（ ．大 连 民族 学 院 ，辽 宁 大 连 １６０ １ １６０；２ ９ ５ ０部 队 ９ ． １５ ４分 队 ，辽 宁 大 连 １６２ ） １０ ３
摘
要 ：介 绍 了一种 带有偏 差单元 的递 归神 经 网络模 型 ，并 对其在 区间洪水预报 过
程 中的应 用进 行 了分析和研 究 利 用 东北丰满 、 白山等水 电站 的历 史水 文观 测数 据 对模
神经 网络 ，是基 于模仿 大脑 神经 网络结 构 和 功 能而 建立 的一种 信 息 处 理 系统 ，分 析 对 问题 的机 理等 规
律 不甚 了解 或者 不能用 数学模 型表 示 的系统 的时候 ，神经 网络是 最有利 的工具之 一 ．
洪水 过程 中存 在诸 多不确 定性 因素 ，其 过 程规 律 很难 用 一 种 有 效 的数 学 模 型来 表 示 ，而 神 经 网络 具 有联 想 和记忆 功能 ，在流域 水 文数 据资 料 的支 持 下 ，经过 对 网络 学 习 和训 练 ，能 够 实 现该 流 域洪 水
１ 引 言
洪 水 的发生 与发 展取决 于气 象 因素 和地理 因素 ，是 一个 复杂 的动 态 系统．２ ０世 纪 ６ ０年代 以来 ，以 计算机技术 、水情 自动测报系统 、现代控制理论等为代表的新技术 、新方法在水文预报中的应用提高 了预报 精度 ，延 长 了预 见期 ，为 防洪 减灾 提供 了科学 的依 据．但 是 ， 目前 确定性 水 文预报在 洪水 预报过 程 中 占主要 地位 ，而实 际 中的洪水 过程 具 有很 多不 确定 性 因素 ，在 水 文 预 报理 论 发 展 尚未 完全 成 熟 的 条 件下 ，对 影 响洪水 预报 的因素及其 影 响 的过程 和 程度 无 法进 行 准 确定 量 的描 述 ，这 就 导致 了很 多确
数据信 息进行 采集 与记 录．在神 经 网络水 文模 型 中 ，可 以将下 渗系 数和 流域 的蒸 散发 能力 作 为影 响洪 水
过程这一非线性系统的内部因素 ，而只将 降雨作为网络的输入 因子 ，这样就有效避免 了对 一些参数的 计算 和人 为判 定 因素对 洪水 预报过 程 的影响 ．
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第２ ２卷第 ２期
２００７年 ６月
洛 阳 大学 学 报
Ｊ ＵＲＮ Ｆ Ｌ Ｏ ＡＬ Ｏ ＵＯＹ ＡＮＣ Ｕ ＶＥ Ｉ Ｙ ＮＩ ＲＳＴ
Ｖ０． ２ Ｎ ． １２ ｏ ２
Ｊｎ ｕ．
Hale Waihona Puke ２０ ０７偏 差 递 归 神 经 网络 在 区 间洪 水 预 报 中 的应 用研 究