基于遗传算法的BP网络在黄河三门峡年径流量预测中的应用

提出了一种基于遗传算法(genetic algorithms,GA)的BP神经网络模型来进行径流量预测。此模型融合了遗传优化算法的全局寻优能力和BP神经网络的局部搜索的优势,有效地防止了网络陷入局部极小值,同时又保证了预测结果的精确性。仿真实验结果表明:在黄河三门峡1950~1985年年径流量预测方面,GA-BP模型预测的平均相对误差为5.67%,标准BP算法的模型平均预测误差为11.05%,说明提出的GA-BP径流量方法行之有效。     

黄河天然径流量变化分析

分析了黄河流域主要干支流水文站1950－1999年间不同年代、丰枯段天然径流量年际和年内分配变化情况，以及花园口水文站天然径流量组成的变化特点。研究结果表明，50年间，黄河天然径流量发生了一些变化，尤其是支流变化幅度远干流变化幅度。花园口天然径流量组成50年间同样发生了一定的变化，表现在上游来水比例略有上升，中游来水比例略有下降。     

关于黄河贯通三门峡的时代

黄河的发育是晚新生代东亚构造地貌演化和环境变迁的重大事件.从整体上看,黄河只有贯通晋豫间的三门峡,东流入海,才称得上黄河干流的最终形成.三门峡是研究和探讨黄河形成、演化的关键部位之一.根据古三门湖消亡与邙山晚更新世黄土沉积速率突然增大揭示的重大环境突变事件,黄河大约于150 kaB.P.前后贯通三门峡东流入海,现代黄河水系最终形成.     

监利水文站年径流量序列多时间尺度分析

水文时间序列往往在时域中存在多层次时间尺度结构和局部化特征.本文运用小波分析的多分辨率功能,对监利水文站1951～2006年年径流量时间序列资料进行了多时间尺度分析,研究内容具有一定的实际意义和应用价值.研究结果表明,监利站年径流量存在明显的年际变化特征,主要存在20～30年、15～20年、5～10年及5年以下4类尺度的周期变化规律,变化主周期为17年,第二周期为7年;径流变化趋势分析表明,自2006年以后的6年左右,监利河段年径流量将处于一个相对偏枯期.     

黄河上游径流量演变特征及成因研究

利用黄河上游唐乃亥水文站1956年～1994年各月平均径流量资料,对其自身的变化规律进行诊断分析。结果表明:黄河上游月平均径流量具有很好的持续性,尤其是冬半年,其显着落后自相关可达6～8个月以上,即从秋季到次年初夏,转折期在8月～9月。近40年来,黄河上游流量经历了由小-大-小的演变过程,年径流量表现出较明显的7年周期,而秋季流量呈14年振荡。就径流各级别出现的概率而言,枯水年占41%,异常年份达2/3.夏秋季高原降水量对同期及落后半年之内的径流有显着贡献。前期青藏高原热力作用及大气环流特征对夏秋流量预测具有一定的指示性。     

山西平陆黄河阶地与古三门湖消亡、黄河贯通三门峡时代问题的探讨

山西平陆黄底沟入三门峡水库北侧发育了一级湖滨阶地(T₃)和两级河流阶地(T₂和T₁)。阶地上覆黄土地层野外划分和室内磁化率测试结果与蓝田段家坡黄土地层的对比结果表明,T₃上覆黄土地层最底部为古土壤层S₂;T₂最底部为黄土层L₂中弱发育古土壤层L_2-2;T₁最底部为马兰黄土L₁中弱发育古土壤层L_1-4。根据黄土-古土壤年代序列及光释光(OSL)年龄测试结果,T₃,T₂和T₁阶地分别于245kaB.P. ,149kaB.P.和50kaB.P. 前形成。其中,T₃和T₂阶地的形成时间,分别代表了山西平陆古三门湖开始消亡和最老黄河阶地形成的年代。古三门湖消亡与黄河贯通三门峡的时代是否一致,有待进一步研究。     

气候和人类活动对黄河源区径流量变化的贡献率研究

根据1961-2015年黄河源区有关台站的观测数据,利用差积分法、累积距平法对黄河源区径流量和气候变化趋势进行了分析,并基于累计量斜率变化率分析方法评估气候和人类活动对黄河源区径流量减少的贡献率。结果表明：黄河源区年径流量、年降水量、年平均最大冻土深度呈减少趋势,源区蒸散量呈增大趋势;与基准时期1961-1989年相比,在不考虑气温影响的情况下,气候和人类活动对黄河源区径流量变化的贡献率在1990-2008年分别为33.12%和66.88%,在2009-2015年分别为73.61%和26.39%;两个时段相比,气候对径流量减少的贡献率上升,而人类活动的贡献率下降,这与气候变暖及2005年黄河源区启动的三江源自然保护区生态保护和建设工程有关。     

黄河源唐乃亥水文站水沙序列重建与变化规律研究

选用泽库气象站(1959~2011年)的降水量、唐乃亥水文站(1956~2011年)的年径流量、年输沙量分别与相邻位置的δ18O测定序列构造相关关系,建立以10a为滑动期的降水量变化曲线、以5a和10a为滑动期的年径流量/年输沙量变化曲线(公元192~2003年),研究千年尺度的降水量和水沙变化规律。结果表明:除了以5a为滑动期的唐乃亥年输沙量率定方程外,其它拟合方程的R2均大于0.6,相关性较高。黄河源的年径流量总体呈减小的趋势,但年输沙量变化趋势大致相同,其变化主要与降水量有关。以唐乃亥水文站为代表,1800a尺度上黄河源的年径流量/年输沙量的趋势变化可分为9个阶段,且5次呈增大趋势,4次呈减少趋势,表明水沙序列的长期变化呈多阶段性特征。     

关于年径流量系列的还原计算问题

受人类活动影响较大的测站流域,可以通过逐项调查蓄、用、引水量,还原计算为天然年径流量系列,但存在还原精度不高,有些项不能还原及成果使用不方便等问题。为此提出了在确定现状条件的基础上,将天然年径流量系列修正为现状年径流量系列,使区域地表水资源评价成果更加客观、实用。     

黄河流域分区天然径流量趋势性与持续性特征

水资源具有趋势性和持续性特征。利用Kendall秩次相关和Hurst指数分别分析了黄河流域15个分区1951-1998年天然径流量的趋势性和持续性特征，结果显示：黄河流域15个分区天然径流量的趋势性和持续性各不相同；对黄河流域而言，年径流量与汛期径流量都通过了显著性检验，且呈下降趋势，并具有一定的持续性。     

黄河天然年径流长期突变特征的小波与李氏指数分析

基于小波变换与李氏指数（Lipschitz—cxponent）的分析方法，对黄河陕县水文站长期（1470～2000）天然年径流时间序列变化的突变特征进行了探讨。研究显示，小波变换与李氏指数分析方法不仅能将其年径流变化的突变点在时间域上展现出来，而且清晰地给出各种突变类型、强弱及分布。分析也表明其年径流在531年的变化中，共有22次较大的突变，平均24年出现一次，每次突变的类型和影响程度均有所不同；而其在近50年以来发生了4次突变，大约10年左右出现一次突变，且持续时间也较长，与以往相比其突变的频次和影响程度加剧，这对进一步研究黄河径流演变规律具有重要意义。     

黄河上游径流长期变化及趋势预测模型

分析了黄河上游唐乃亥以上流域年径流序列的长期变化特征，在此基础上将时间序列分析与随机离散过程理论相结合，提出了一个用于黄河上游径流变化趋势超长期预测的时间序列—Markov链辐合模型．应用表明，该模型兼具时间序列模型与Markov链模型的优点，既能预调总体趋势，又适合于波动性较大的随机序列变化．分析与计算结果表明，黄河上游径流目前正处于20世纪80年代末期开始的第5个枯水段的底部，未来10a内，黄河上游年径流量的变化将呈现一个震荡递增的趋势，但这期间的平均径流量仍将低于多年平均水平，     

北江流域径流年内分配特征的变异性分析

以北江流域石角站53年的实测月径流资料为基础,研究了流域内径流年内分配特征及其变异性。计算了径流年内分配不均匀性、集中程度、变化幅度等指标。发现各年代和多年平均相比,20世纪50、60年代的径流年内分配较不均匀,70年代以后,径流年内分配逐渐趋于均匀,集中期和极小比的变化表现为具有波动性。从各指标的变化趋势看,不均匀系数、调节系数和极大比在1967、1975、1999年发生了变化,集中度在1999年发生了变化,集中期在1984、1999年发生了变化,极小比在1975、1983、1991、1999年发生了变化。径流年内分配特征的趋势变化和降雨不一致,主要表现在径流的年内分配不均匀性趋势较降雨降低,径流对降水的滞后时间延长,径流极大比变化趋势较降雨下降,极小比变化较降雨平稳。说明北江流域径流年内分配特征发生了变异。对流域内水利工程设施的修建、植被条件、城市化发展情况进行了分析,认为北江流域径流年内分配特征发生变异,主要是受到了上述人类活动的综合影响。     

永定河上游清水河年径流序列特性分析及其随机模拟

利用位于清水河水系中下游的张家口水文站多年径流系列资料(1954～2008年),在简单阐述其符合水文资料的可靠性、一致性、代表性的基础上,分析清水河的多年径流量变化趋势,通过对资料的自相关和偏相关分析,判断对其模拟采用的随机模型,及其具体方程表达公式,并对模拟模型进行统计检验。     

长江源区径流年内分配时程变化规律分析

在气候变化和人类活动的影响下,河川径流的年内分配特征也发生变化,直接影响人类开发利用和生态环境建设.根据长江源区1956-2000年河流月径流资料,分析了年内分配不均匀系数、完全调节系数、集中度、集中期、变化幅度等特性.结果表明:长江源径流年内分配特征在1960年前后与1988年前后径流年内分配较为相近,1970—1976年与1993年以后径流年内分配较为相近.沱沱河站径流年内分配的不均匀性、集中度以及相对变化幅度都高于直门达站.     

漳河流域近60年径流变化分析

近年来,漳河流域径流量显著减少,严重影响流域内水资源的开发与利用。采用多种数理统计方法,分析了径流量的演变特征。结果表明:漳河流域年径流量呈显著性减少趋势,其中下游减少的趋势更加显著;20世纪80年代以前年径流量高于多年平均值,80年代以后低于多年平均值,且不同年代变幅较大;漳河流域实测径流量在20世纪70年代中后期出现变异点,变异点之后年径流量比变异点之前明显偏小。径流量系列存在6~7a的准周期。     

黄河上游春季径流的特征

本文指出,在唐乃亥以上的黄河上游干流融雪径流是3月下旬至6月上旬期间径流量的主要成份,所占比例在40％以上。据此,对NOAA/TIROS气象卫星云图的积雪遥感信息应用于黄河上游春季融雪径流预报进行了尝试。根据1987年龙羊峡水库实测资料验证,预报精度在80％以上,基本符合业务预报要求。     

变化环境下石羊河流域年径流频率计算

受气候变化与人类活动的影响,水文序列一致性遭到破坏,传统的频率计算方法受到挑战。针对石羊河流域8条河流年径流量序列,在基于水文变异诊断系统进行变异分析的基础上,采用条件概率分布法和混合分布法进行了变化环境下的年径流频率计算。结果表明,石羊河流域年径流量序列以向下跳跃变异为主,变异年份多集中在1960年附近;变异序列的两种分布均通过K-S检验,最优分布的拟合效率系数均大于0.97;对比由考虑变异的理论分布与不考虑变异的一致性P-III型分布确定的设计年径流量,当设计频率高于90%时,大靖河与西营河的设计年径流量值相差较大。因此,石羊河流域新建水利工程的规划设计,应适当考虑水文资料的变异特性,选择合理的频率分析方法确定设计年径流量。