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1、中长期水文预报节课论文专业：水文与水资源工程学号：200802524姓名：邱孟楠灰色系统在瑞丽江长期水文预报中的应用摘要：根据瑞丽江防汛抗旱、水资源管理等工作的实际需要，选取流域内有代表性的戛中、等戛水文站为实例，采用灰序列关联分析技术对年径流量和年最人洪峰流量两要索进行预测，并与自回归模型AR(P)的预测结果进行对比，证明灰序列关联分析法预测精度优于自回归模型AR(p)。关键词：灰序列关联分析;长期水文预报；瑞丽江下游；径流量；洪峰流量1引言瑞丽江冇丰富水利资源，流域内已建、在建、规划的水库、水电站星罗棋布。人类活动对流域环境过度和无序的干扰以及气候变化等因素影响的
2、加强，使洪涝灾害的孕灾环境，从未像今天这样严峻。有足够预见期和精度的水文预测、预报和预警系统已成为当今社会的重要保障。为了适应新形势的要求，探索适用于本地区长期预测的方法，提高预测精度，引入灰序列关联分析方法，开展径流量和洪峰流量的长期预报。2灰色系统简介灰色系统是指部分信息已知、部分信息未知或非确知的系统。灰色理论于1982年由我国邓聚龙教授首先提出。它的特点是从近代系统论、运筹学和广义不确定性研究出发，通过灰集合、灰元素、灰参数、灰结构、灰模型、灰关系以及灰拓朴空间等描述和分析不完全的系统信息的概念和方法，来研究信息不充分条件下的系统建模、预测、决策、评估和控制等
3、问题。水文现象的复杂性、不确定性和水文资料信息不足，使得水文系统经常具有灰色系统的特征和禀性。灰色系统为探讨水文系统的信息不完全提供了新的途径，在研究灰系统建模、预测、决策和控制等问题时，关联分析是最基本的内容，它主要是系统因素间作用与关联程度的序化、量化分析。2.1灰序列关联分析原理水文序列{x(r)K=I从时间轴看是一维的，但从按滑动生成的相空间看，如从&(必,仏+1)},…，仏+必看，则是多维信源，后者的信息要比前者丰富得多。如果把扩维的多个序列视为一个个“模式”，则“过去”与“现在”、“现在”与“将来”的相似规律判别，可归为模式相似程度判别。灰色系统理论提出了
4、序化分析的关联度方法，如果将其应用到一述模式判别和推断，便可进行未来相似模式的预测。2.2灰序列关联分析模型的建立⑴将水文要索的离散样本集X0={x(l),x(2),...,x(n)},按灰周期加@)扩展为式屮：n=p-1；加是灰周期参数m(®)的白化值。一般有zKAA加@)=,Q是灰半径。⑵构建XP={x(p),x(p+l),..,x(n-l)},以Xp为参考数列，计算它与各数列的差值△Q。九2=X比-X卩&=-j*p)(2)(3)计算各数列对的关联向量R和预测值向量Yo尺=["勺，•••，"】)」⑶式中:〃】一1,（丿=1,2,・・・,〃—1）Y={y,,Yp_x
5、}={x(m+1),x(m+2),...,x(n)}(4)(4)由排序法确定关联度最大的相似模式序列x鬥〜y严，即(5)与*=兀(加+/*)(6)z、旷“、AKz式中:x(m+j*)就是实测序列｛x(f)；=i之外的第一个预测值兀(m+l)=x(m+y*)o2.1灰周期参数A实际预测前，需由实测资料确定灰周期参数加@)的口化值加或其区间值,A"加根据预测检验期累积误差>(丿)最小來优选周期。7=12.2预见期灰序列关联分析法的预见期为一步，即一个&。若将预测获得的4/7+1)再A扩充到原系列，重复采用上述方法，又可获得第斤+2个序列预测值血+1)。如此循环，可得T年
6、预测值。3.3实时校正灰关联模式法的预见期仅为一步，要延长预见期就必需将预测值加入原资料系列中，这样存在一个误差传递的问题，为了提高预测精度，开展实时校正变得很重耍。本次采用下列指数平滑残差预测法来改进预测精度。AA兀=S+$/刃+$-1)=x(n+£/〃+$-1)—£(〃+57/14-5-1)(7)式中：E(n+5/71+5-1)二丄［&(n+s/n+s-1)+£(〃+s—1/〃+s—2)］；&c{n+s/斤+£—1)=x(n+$/斤+$—1)一x{n+5)。A池为修正的预测值。同时在开展作业预测时，为对第1、2个预测值也进行实时校，就要对模型进行预热。4应用实例2
7、.1流域基本概况瑞丽江流域位于云南省西部横断山脉南延地带，属南亚热带季风气候，降雨充沛，多年平均降雨量1857.5mm。瑞丽江发源于高黎贡山西侧腾冲县界头诸山溪，流经腾冲、龙陵、梁河、潞西、陇川等县市，瑞丽江的屮上游多穿行于峡谷间，下游纵贯瑞丽坝后出境流入缅甸。德宏州境内沿途有萝卜坝河、芒市大河、腕町河、南宛河汇入。戛中水文站是瑞丽江流域的下游控制站，1956年设立，集水面积7764km2,为国家基本水文站和大河控制站；等戛水文站是瑞丽江一级支流芒市河上的控制站，1959年设立，集水面积1021km2,为国家基本水文站和区域代表站。瑞丽江在国内全长3
