岷江上游徑流變化特性分析及其預測研究.pdf

1、河流徑流受氣候、流域自然地理及人類活動的綜合影響，其變化呈一個非線性動力系統(tǒng)。岷江上游位于四川盆地西北部，阿壩自治州東部，青藏高原東部地區(qū)，秦嶺緯向構造帶，龍門山北東向構造帶與馬爾康北西向構造帶間的三角形地塊內。東面與北川、安縣、綿竹交界，南接崇慶、大邑，西連紅原、馬爾康，北與南坪、若爾蓋縣接壤。受地形變化的影響，致使流域內氣象萬千，加上近20年人類活動（修建大量的水電站等）的影響，導致水文現象錯綜復雜。也由于對其流域水文過程的認識程度

2、，以及分析、模擬流域所持有實測的、文獻記錄的或歷史調查等資料情況的局限，至今還難以完全用數學物理方法確切地描述其中每一個子過程。況且其徑流、洪水等變化特性的分析與研究方法主要依賴于傳統(tǒng)的統(tǒng)計理論和方法，而在現有的降雨及徑流分析模擬中，概念性流域水文模型或引入氣象等外部因子分析建模占有主導地位，從而導致目前岷江上游水文水資源情勢變化規(guī)律的分析與預測，主要借助于傳統(tǒng)的統(tǒng)計方法、概念性模擬或經驗函數關系的描述。 本論文依托國家重點基礎

3、研究發(fā)展規(guī)劃“973”項目：長江流域水沙產輸及其與環(huán)境變化耦合機理（NO.2003CB415202）與項目“都江堰灌區(qū)水資源優(yōu)化配置與調控管理研究（NO.04H454）”，利用紫坪鋪站提供的數十年徑流變化的時間序列和實測資料，針對紫坪鋪站姜射壩站年徑流長期變化的重要特性如：周期性、相關性、隨機性和趨勢性進行分析研究；并對太陽黑子數的生消與岷江上游徑流時序相關性進行多尺度分析，挖掘太陽活動這一外部重要作用因子對其長期變化產生的影響，從而加

4、深對岷江上游的徑流長期演變規(guī)律的認識。與此同時，在初步分析水文模型研究現狀與進展的基礎上，利用實測水文氣象資料，用Elman動態(tài)神經網絡研究建立了岷江上游降雨～徑流預測模型和偏最小二乘預測模型，并基于動態(tài)神經網絡的特點，采用改進的Elman模型，對紫坪鋪站來年（2004年）月徑流和未來5年（2004～2008年）岷江上游天然年徑流變化趨勢進行了預測分析。概括起來，本次研究和預測分析取得以下主要成果： 1．基于小波分析法，揭示了岷

5、江上游年徑流在長期的多時間尺度變化中，主要存在5年、13年和24年左右的周期變化。所以，要求應在不同的時間尺度下對未來趨勢進行分析和預測。 2．岷江上游紫坪鋪站和姜射壩站年徑流時序長期變化中，時序間都存在有一定的自和互相關性。 3．基于小波分析法，對紫坪鋪的月徑流和年徑流進行去噪分析；通過低頻分析揭示岷江上游紫坪鋪站來水量呈現出降低的趨勢。 4．分析太陽活動這一外部重要作用因子與岷江上游年徑流時間序列，表明在長期

6、的變化中，在不同時間尺度下具有一定的相關性。 5．采用動態(tài)Elman神經網絡，建立人工神經網絡的降雨～徑流預測模型；根據紫坪鋪站和岷江上游自然、社會和經濟等的相關性；建立了偏最小二乘回歸的紫坪鋪年徑流量預測模型。 6．采用多尺度分析理論中的Mallat算法與Daubechies小波去噪、重構，并結合改進Elman神經網絡理論建立岷江上游紫坪鋪站月徑流和年徑流網絡預測耦合模型。 總之，本文運用現代新理論、新方法，多