论文题目: 水文测量误差研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 水文学及水资源
作者: 张留柱
导师: 崔广柏
关键词: 水文测量误差,水沙量平衡,最小二乘法,观测方案优化研究
文献来源: 河海大学
发表年度: 2005
论文摘要: 对水文现象的认识规律的揭示主要是依据定量的水文测量成果,而水文测量误差的存在会产生伪信息,歪曲混淆对水文现象的认识,阻碍对水文客观规律的揭示,甚至会导致出现错误信息和结论。为获得可靠的观测成果,必须研究水文测量过程中误差的大小、关系和性质,研究消除、抵偿和减弱测量误差的措施。水文观测误差的存在可能会导致观测成果之间存在着矛盾现象,这种矛盾在黄河上表现尤为突出,有些已严重影响了水文资料的合理应用和黄河重大问题的决策。因此,不仅需要深入研究水文测量误差的产生、传播与控制,还要研究消除水文测量成果之间矛盾的理论和方法。 本文以水文测量误差为主线,以最小二乘法为主要工具,以黄河水文测量中存在的各种矛盾和误差问题为研究对象,深入研究了利用最小二乘法解决水文测量误差的理论和方法。在深入开展广泛调研的基础上,确定了理论研究的范围和解决的具体工程问题,开展理论研究和系统分析,从黄河的实际问题出发,结合水文误差的性质、特点,变量之间的关系,研究了将最小二乘原理应用于具体的水文观测数据处理的理论与方法,建立了基于最小二乘原理基础的水文误差模型;根据误差匹配的原理,结合研究的实际问题,构建了建立优化的数学模型;在理论研究模型解算方法,误差评估指标基础上,选择黄河部分实测资料进行计算,并采取理论分析、实验研究、实际测量中的问题三者相结合,验证提出的理论、研究方法和和获得结论的正确性。 论文系统阐述了国内外水文测量误差研究的现状,已取得的成果,论述了现代水文测量误差的分类、概念与内涵;依据误差的传播理,研究了部分水文要素之间水文测验误差的传播关系与控制措施,讨论了系统误差和粗差的处理方法和技术途径;提出了不同性质的变量在相关分析时应区别对待的概念,提出了自变量和因变量观测值均存在误差情况下的双因子加权回归模型;系统研究了最小二乘法在水量沙量平衡中的应用,给出了河段水量沙量参数平差的误差方程,并推导出了使用性强,可操作的解算方法,黄河水量的实例平差说明,消除了实测水量之间的矛盾,提高了水文数据的可靠性。根据误差匹配的概念与原理,以实例研究了洪水涨落变化剧烈条件下,水文测站洪水期测验方案的优化问题;推导了断面法冲淤量与其测量要素之间的误差传递关系,结合实例讨论了测量断面的优化方法,计算了黄河下游合理断面密度,解决了黄河生产中的具体问题。 本文的研究成果直接解决了黄河水文测量中的一些重要问题,研究的方法提出的理论也适用于其它河流和流域,拓宽了水文测量误差研究的领域,推动了水文测量的发展。论文最后进行了系统总结,提出了径流量观测误差,误差模型中权的确定等几个需要进一步研究的问题。
论文目录:
第一章 绪论
1．1 误差的必然性与普遍性
1．1．1 测量误差的必然性
1．1．2 测量误差的普遍性
1．2 水文测量误差研究的目的意义
1．2．1 研究的目的
1．2．2 研究的意义
1．3 国内外研究现状
1．3．1 测量误差理论的发展
1．3．2 测量平差与最小二乘法
1．3．3 主要水文要素测量的不确定度
1．3．4 关于水文相关
1．3．5 水沙量平衡问题
1．4 研究的技术路线与主要内容
1．4．1 研究的思路与研究的技术路线
1．4．2 研究的主要内容
1．4．3 主要创新点
第二章 现代水文测验误差的概念内涵与控制
2．1 测量误差及其分类
2．1．1 测量的定义与分类
2．1．2 测量误差的来源
2．1．3 关于测量的“值”
2．1．4 测量误差的分类
2．2 精度与精度标准
2．2．1 精度
2．2．2 精度标准
2．3 误差的传播理论
2．3．1 误差传播定律的推导
2．3．2 误差传播定律在水文测验中的应用
2．4 降水与水位观测误差的控制
2．4．1 降水量观测误差与控制
2．4．2 水位观测误差与控制
2．5 流量与泥沙测验误差的控制
2．5．1 河流与悬移测验误差特点
2．5．2 流量测验误差
2．5．3 输沙率测验误差
2．6 小结
第三章 测量误差处理的理论与方法
3．1 系统误差的处理
3．1．1 系统误差的来源及性质
3．1．2 系统误差的消除
3．2 偶然误差处理的理论与方法
3．2．1 最小二乘
3．2．2 最小二乘模型
3．3 参数平差模型及其解算
3．3．1 参数平差模型的建立
3．3．2 参数平差模型的解
3．3．3 权及最或然值的中误差
3．3．4 参数平差模型在变动河道洪水演进中的应用
3．4 粗差检验方法
3．4．1 粗差的物理判别方法
3．4．2 粗差的统计判别
3．4．3 稳健估计及在粗差检核中的应用
3．5 小结
第四章 水文相关中的最小二乘回归问题研究
4．1 水文相关与回归
4．1．1 水文相关问题
4．1．2 传统回归模型探讨
4．1．3 传统归模型存在的问题
4．2 水文回归模型的改进
4．2．1 距离回归模型的概念与解算
4．2．2 加权回归模型
4．2．3 改进的曲线回归初探
4．3 小结
第五章 水量沙量平衡方法研究
5．1 水量沙量平衡中存在的问题
5．1．1 水量平衡问题
5．1．2 河道输沙量的平衡问题
5．1．3 水文平衡方程的误差分析
5．2 河段水量沙量平衡方法研究
5．2．1 水量平衡的最小二乘平差原理
5．2．2 广义沙量平衡方程的最小二乘平差原理
5．3 黄河下游水量平衡实例研究
5．3．1 根据残差定权和直接定权
5．3．2 根据实测流量误差定权
5．3．3 根据实测径流量中误差定权的初步探讨
5．4 小结
第六章 误差匹配原理与观测方案优化
6．1 误差匹配原理
6．2 单次流量测验误差试验与洪水期测验方案优化
6．2．1 问题的提出
6．2．2 单次流量测验历时与水位变幅对流量测验精度的影响
6．2．3 洪水期流量测验误差试验与结果分析
6．2．4 洪水期流量测验方案优化
6．3 断面法冲淤量测验中断面布设密度的优化研究
6．3．1 断面布设密度研究的意义
6．3．2 断面测量误差来源分析
6．3．3 合理断面密度探讨
6．4 小结
第七章 总结与展望
7．1 主要结论
7．2 主要创新点
7．3 研究前景展望
参考文献
附录A 攻读博士学位期间所发表的论文、著作
附录B 攻读博士学位期间所主持或参与的有关课题
附录C 读博士学位期间科研项目获奖情况
致谢
发布时间: 2005-07-07
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