中长期水文预报方法

水文预报大作业

中长期水文预报方法

作者姓名： *** 学科、专业：水文预报理论与方法学号： *** 指导教师： *** 完成日期： ***

摘要

本文运用历史演变法、单要素模糊推理法、平稳时间序列法三种中长期预报方法，分别对某水库1967—2011年7月份平均流量进行处理，进而预报2012年7月份平均流量。三种方法的预报结果分别为：333.15m³/s、180 m³/s、258.6 m³/s。文中具体介绍了各方法的计算过程，并在文末对各方法的优缺点进行了评价。

关键词：历史演变法；单要素模糊推理法；平稳时间序列法

目录

摘要........................................................................................................................... II 前言............................................................................................................................... - 1 -1预报方法原理............................................................................................................ - 1 -

1.1历史演变法..................................................................................................... - 1 -

1.2单要素模糊推理法......................................................................................... - 2 -

1.3 平稳时间序列法............................................................................................ - 2 -2三种预报方法的实例应用 (5)

2.1 历史演变法 (5)

2.2 单要素模糊推理法 (7)

2.3 平稳时间序列法 (12)

3.方法结果对比与分析 (14)

- III -

前言

根据前期水文气象要素，用成因分析与数理统计的方法，对未来长时期(一旬至一年)的水文要素进行科学的预测称为中长期水文预报。中长期水文预报通常泛指预见期超过流域最大汇流时间，且在3天以上，1年以内的水文预报。其预报内容主要有：径流量、河口的水位、冰清、河道及冲於变化和旱涝趋势等。

本文主要运用历史演变法、单要素模糊推理法及平稳时间序列法对某水库1967年—2011年7月份平均流量进行分析，并预测2012年7月份的平均流量。

1预报方法原理

1.1历史演变法

（1）基本思想

任一水文气象要素的长期历史实测值，全面地反映了这一要素的时序变化规律。尽管目前还不能辨认影响要素变化的内因与外因或影响程度，但是诸因素的综合影响却已全面地融汇于要素的时序变化之中，若能找出该要素历史变化规律。便可用它进行预报（2）基本思路

任一水文气象要素的长期历史实测值，全面地反映了这一要素的时序变化规律。尽管目前还不能辨认影响要素变化的内因与外因或影响程度，但是诸因素的综合影响却已全面地融汇于要素的时序变化之中，若能找出该要素历史变化规律，便可用它进行预报。

（3）基本出发点

任何一个水文要素的长期记录反映了这一要素全面的变化过程。只要我们能够找出这一要素的演变规律，就可利用这些规律来进行预报。

（4）基本规律

①持续性：连续上升或下降，升降超出平均值某一数值后将改变原趋势的特性。

②相似性：两个水文时期水文要素变化趋势的相似性。

③周期性：丰、平、枯周期变化。

④最大最小可能性：指水文气象要素经常出现的范围或年上升、下降的极限幅度。

⑤转折点：两个时期之间的转折期为转折点。

1.2单要素模糊推理法

单要素模糊推理建立的基本思想为：

（1）统计待预报的水文要素x（年平均流量或年平均降雨量等）的历史资料，取其最大、最小值域（或适当外延）作为论域U。

（2）将论域U上的x值离散化，并分成l级（如l=5级，则表示丰、偏丰、正常、偏枯、枯），每级便对应一个模糊子集，{Y k} ⊂ U，k=1，2，3…，l。模糊子集的分布可取用多种形式，而取梯形分布较简单，隶属函数为μYk（x）。

（3）如果有n年历史演变资料，则每个值都是论域U上的一个模糊子集，即{Y i，k} ⊂ U，i=1，2，3，…，l。

（4）设想利用前期连续m年模糊信息（亦称预报因子）作输入，以模糊推理法输出（亦称预报量）第m+1年模糊量，便可根据n年资料归纳出（n-m）条m次复合模糊条件语句，即:

（1.1）

式（1）就是具有（n-m）重m次复合模糊蕴涵命题特性的“单要素模糊推理模式”，是代表第i个模式，第j个因子的模糊子集，具有如下明显特点，即当i

，j

j>1，则Y i，j=Y i+1，j-1。

（5）根据确定的m 值，将所有年份径流资料全部统计在内建立模糊控制器，将未来年份前m年年径流量资料做输入，预报未来年年径流量。

1.3 平稳时间序列法

（1）基本概念

平稳时间序列是指某种随机变量的时间序列，它的前期演变过程的统计相关规律在未来的一段时间内是不变的。也就是说它的数学期望与方差是不变的，它的相关函数只与时间间隔有关而与时间无关。符合上述条件的时间序列是围绕着一条水平线作平稳摆动的。平稳时间序列法预报是利用上述特点，根据已出现的时间序列推求未来的预报值。

（2）平稳时间序列的自相关函数