感潮河网调水特性的数值模拟及数据挖掘研究

论文摘要

利用潮差调水来提高平原感潮河网地区的水安全保障能力是当前水资源配置工作的一个研究热点。本文以浦东新区河网为对象,对感潮河网的调水特性进行了研究。建立了河网水闸联合调度的一维水动力数学模型,并开发了浦东河网数值模拟可视化系统,为数值试验提供了工具。将调水分为引水和排水两大类,通过研究大、中、小潮期间,不同外河潮位边界条件、不同内河初始水位、不同闸门开启方式等调水组合工况下的内河平均水位变化规律,得出了感潮河网调水的一般特性和规律；运用回归分析方法总结出了几种调水类型下的内河平均水位经验计算公式,验证结果表明具有一定的计算精度,但泛化和容错能力一般。针对上述经验公式的局限性,同时考虑到感潮河网调水的特性,引入具有强大非线性数据处理和容错分析能力的人工神经网络方法,对数值试验结果进行了数据挖掘研究,获得的计算模型形式统一,适用范围更广,计算精度更为可靠,从而为浦东新区河网的调水工作提供了一种有效、便捷的计算手段,对其他类似的调水工作也具有一定的借鉴作用。通过本文的研究,初步掌握了感潮河网的调水特性,总结了可供工程实际采用的经验公式,研究结果对于提高水资源调度工作的科学性具有较好的学术价值和实际意义。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究目的和意义
• 1.2 河网地区调水研究综述
• 1.2.1 国内外调水工程概况
• 1.2.2 河网地区水资源调度研究综述
• 1.3 数据挖掘在水科学中的应用进展
• 1.3.1 数据挖掘研究综述
• 1.3.2 数据挖掘在水科学中的应用综述
• 1.4 本文研究内容和技术路线
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 技术路线
• 2 感潮河网调水数学模型的建立
• 2.1 河网数学模型概述
• 2.2 基本方程和数值解法
• 2.2.1 基本方程
• 2.2.2 方程求解
• 2.3 浦东河网调水数学模型的建立
• 2.3.1 浦东河网概化
• 2.3.2 定解条件的处理
• 2.3.3 模型的校正
• 2.3.4 两种典型调水过程模拟
• 2.4 浦东河网数值模拟可视化系统
• 2.4.1 系统实现的关键技术
• 2.4.2 系统功能介绍
• 2.5 本章小结
• 3 感潮河网调水过程数值模拟分析
• 3.1 概述
• 3.1.1 浦东河网调水概况
• 3.1.2 实际工程中调度方案制定原则
• 3.1.3 数值模拟试验方案制定的原则和方法
• 3.2 引水调度
• 3.2.1 大潮期间
• 3.2.2 中潮期间
• 3.2.3 小潮期间
• 3.3 排水调度
• 3.3.1 大潮期间
• 3.3.2 中潮期间
• 3.3.3 小潮期间
• 3.4 调水总量计算的一般公式
• 3.5 本章小结
• 4 感潮河网调水特性的数据挖掘研究
• 4.1 数据挖掘概述
• 4.2 人工神经网络基本原理
• 4.2.1 理论基础
• 4.2.2 BP网络原理
• 4.3 浦东河网调水特性神经网络模型
• 4.3.1 模型的输入、输出描述
• 4.3.2 引水模型
• 4.3.3 排水模型
• 4.4 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 作者简介