河川径流演变规律的挖掘与识别技术

论文题目: 河川径流演变规律的挖掘与识别技术

论文类型: 博士论文

论文专业: 水文学及水资源

作者: 赵雪花

导师: 黄强

关键词: 黄河上游,年径流,数据挖掘,蚁群算法,极大熵,变换,生命旋回,灰色理论

文献来源: 西安理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 河川径流作为水循环的重要环节,是水资源开发利用和科学管理重要的依据。然而河川径流的形成越来越多地受到人类活动和全球气候变化的影响,因此充分挖掘和识别河川径流的演变规律具有十分重要的理论价值和现实意义。 论文结合国家自然科学基金项目,以黄河上游兰州以上流域为研究对象,较为全面地分析了年径流量和各种影响因素之间的关系;提出了对河川径流序列进行挖掘与识别的思路和方法,从相似性、周期性和序列模式三方面对河川径流序列进行了挖掘。从而为河川径流演变规律挖掘提供理论基础。论文的主要研究内容和取得的成果有以下几个方面: (1)河川径流演变的影响因素相互作用、相互耦合,其作用机理十分复杂。受到当前科学技术发展程度的限制,单纯对某个或某几个影响因素进行分析往往具有一定的片面性,很难从整体上对其进行把握;单纯从定性的层面上讨论又很难满足实际应用的需要。本文针对以上问题对各种影响因素进行考察,分析各因素之间的影响与联系,探讨多种因素的综合效应,并对某些因素的影响进行了定量分析。 (2)首次将蚁群算法引入径流规律分析计算领域,并建立了基于蚁群算法的聚类分析模型,对多种径流影响因素进行综合聚类分析,通过相似性搜索对径流序列进行深入挖掘。 (3)运用极大熵谱分析、Hilben-Huang谱对径流时间序列进行了周期分析,指出了黄河上游径流演变可能存在的几个周期及其成因分析。Hilben-Huang变换是一种

论文目录:

1 绪论

1．1 研究目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 全球变化和人类活动对河川径流变化影响的研究现状

1．2．2 水文时间序列数据挖掘综述

1．2．3 河川径流预测式挖掘方法研究现状

1．3 存在问题及发展趋势

1．4 研究的主要内容

1．5 研究的技术路线

1．6 本文的创新成果

2 黄河上游流域概况及其水文特征

2．1 流域概况

2．2 降水

2．3 气温

2．4 冰川

2．5 冻土分布及特征

2．6 气候特征

2．7 径流基本资料

2．7．1 资料的“三性”审查

2．7．2 河川径流变化特征

2．8 本章小结

3 影响径流演变的驱动力分析

3．1 降水对径流的影响

3．2 气温对径流的影响

3．3 太阳活动对径流的影响

3．4 恩索(ENSO)循环对径流的影响

3．5 人类活动对径流的影响

3．5．1 温室效应对径流的影响

3．5．2 水土保持对径流变化的影响

3．6 源区冰川变化对径流的影响

3．7 下垫面变化对径流的影响

3．7．1 冻土变化

3．7．2 土地荒漠化

3．7．3 与人类活动有关的下垫面改变

3．8 森林对径流变化的影响

3．9 本章小结

4 基于蚁群聚类分析的径流序列相似性搜索

4．1 引言

4．2 径流影响因素的灰关联分析

4．3 动态聚类分析

4．3．1 聚类分析

4．3．2 动态聚类法凝聚点的选择

4．3．3 动态聚类法的初始分类

4．3．4 动态聚类法修改分类的原则

4．4 蚁群算法及其改进

4．4．1 蚁群算法的基本原理

4．4．2 基本蚁群算法

4．4．3 基本蚁群算法的改进

4．5 基于蚁群算法的聚类数学模型

4．6 数据处理方法

4．7 径流影响因素的蚁群聚类分析

4．8 影响因素的变化规律分析

4．9 本章小结

5 极大熵在径流序列挖掘中的应用

5．1 引言

5．2 极大熵与传统谱分析方法的比较

5．3 极大熵谱法原理

5．3．1 极大熵谱法

5．3．2 极大熵谱的参数估计方法

5．3．3 模型阶数的选择

5．4 周期分析的检验

5．5 极大熵谱分析在径流周期分析中的应用

5．6 本章小结

6 基于希尔伯特—黄变换的径流演化规律挖掘

6．1 引言

6．2 傅立叶分析、小波分析与希尔伯特—黄变换的比较

6．3 瞬时频率

6．4 离散瞬时频率的数值计算

6．5 经验模态分解方法

6．5．1 固有模态函数

6．5．2 经验模态分解方法—筛分过程

6．5．3 经验模态分解中存在问题的解决

6．6 希尔伯特—黄变换及其谱

6．7 基于希尔伯特—黄变换的河川径流分析

6．8 本章小结

7 黄河上游径流动态变化趋势预测

7．1 预测模型的选择

7．2 生命旋回

7．3 模型的建立

7．4 模型参数的率定

7．5 生命旋回在径流预测中的应用

7．6 本章小结

8 基于灰色理论的径流序列模式挖掘

8．1 基于灰色系统理论的数据挖掘

8．2 河川径流的灰色特性

8．3 GM(1，1)模型

8．4 灰色拓扑预测

8．4．1 拓扑预测方法

8．4．2 径流的灰色拓扑预测

8．5 灰色马尔可夫预测

8．5．1 灰色马尔可夫方法

8．5．2 径流的灰色马尔可夫预测

8．6 本章小结

9 结论与展望

致谢

参考文献

附录

发布时间: 2005-12-23

参考文献

• [1].复杂性理论在河川径流时间序列分析中的应用研究[D]. 佟春生.西安理工大学2005
• [2].自然—人工二元模式下河川径流变化规律和合理描述方法研究[D]. 蒋晓辉.西安理工大学2002
• [3].黄土高原水土保持对河川径流及土壤水文的影响[D]. 穆兴民.西北农林科技大学2002

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• [2].马尔可夫链预测方法及其在水文序列中的应用研究[D]. 夏乐天.河海大学2005
• [3].流域水资源实时调控理论方法和系统实现研究[D]. 王煜.西安理工大学2005
• [4].水文非线性时间序列分析的自记忆模型研究[D]. 李荣峰.西安理工大学2005
• [5].岷江上游径流变化特性分析及其预测研究[D]. 徐留兴.四川大学2006
• [6].长江上游干流区径流变化规律及预测研究[D]. 黄胜.四川大学2006
• [7].河川径流时间序列的分形特征研究[D]. 燕爱玲.西安理工大学2007

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