感潮河段设计水位方法确定与水位预报研究

论文摘要

针对感潮河段受河流径流和海洋潮汐的双重影响,水位、流量等要素的变化规律难以掌握,河段属性的判别比较困难等特点,本文研究了有关感潮河段航运工程中设计水位确定方法及潮位预测的一系列内容,研究的主要内容和结论有: (1) 解决了感潮河段属性判别的问题,提出通过比较代表径流动力因素的“月平均水位年变幅”△H和代表海洋动力因素的“年平均潮差”δ来判断感潮河段的属性,并对其进行改进和完善,指出不同的设计水位所取用的计算△H和δ的时段不同。 (2) 提出了计算设计水位方法选择的依据,结合长江和西江感潮河段的实例进行探讨,分析得出江阴和南京是长江下游感潮河段设计水位计算方法选择中较为重要的两个分界点。对于西江下游感潮河段,也得出一定的规律。 (3) 应用谱分析对长江下游和西江下游感潮河段水文序列进行了周期识别,获得了可信的隐含周期。在此基础上深入探讨了设计水位计算时所需样本年限的问题,提出了样本年限的长短与该地段距河口的距离有关,并得出了具体的分析结果。 (4) 结合感潮河段非平稳时间序列的动态特性,引入ARIMA模型、基于遗传算法的门限自回归模型对感潮河段的水文序列成功的进行了预报尝试。 (5) 结合ARIMA模型和遗传门限自回归模型在感潮河段的尝试结果,建立了白茆沙河段潮位序列的ARIMA模型及门限自回归模型,并就两类模型的预测精度及预测步长(即预见期)的关系作了比较分析,为模型的选择提出了指导性的意见。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 研究问题的提出
• 1.2 感潮河段研究现状
• 1.3 目前研究中存在的一些问题
• 1.4 研究目的及意义
• 1.5 本文主要研究内容
• 第二章 感潮河段设计水位确定方法的研究
• 2.1 感潮河段地区及其水文特性
• 2.2 工程中设计水位方法的选取实例
• 2.3 感潮河段设计水位计算方法比较
• 2.4 感潮河段设计水位计算方法的判据分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 感潮河段水文要素周期性分析
• 3.1 水文序列的自相关分析
• 3.2 功率谱的物理概念
• 3.3 功率谱估计
• 3.4 周期的显著性检验
• 3.5 最大熵谱法
• 3.6 大通站年径流量及水位的的频谱分析
• 3.7 长江感潮河段的频谱分析
• 3.8 西江感潮河段的频谱分析
• 3.9 资料的样本年限分析
• 3.10 本章小结
• 第四章 感潮河段时间序列模型的应用研究
• 4.1 时间序列模型简介
• 4.2 数据的预处理
• 4.3 时间序列的模型类别
• 4.4 模型识别
• 4.5 模型定阶
• 4.6 模型参数估计
• 4.7 模型检验
• 4.8 模型预测
• 4.9 感潮河段逐月水位ARIMA模型
• 4.10 感潮河段逐日水位ARIMA模型
• 4.11 本章小结
• 第五章 感潮河段非线性模型的应用研究
• 5.1 门限自回归模型基本原理及算法
• 5.2 遗传算法简介
• 5.3 基于遗传算法的门限自回归模型
• 5.4 感潮河段逐月水位门限自回归模型
• 5.5 感潮河段逐日水位门限自回归模型
• 5.6 模型验证
• 5.7 本章小结
• 第六章 感潮河段乘潮潮位预报的应用研究
• 6.1 资料概况
• 6.2 白茆沙潮位资料周期性分析
• 6.3 白茆沙逐时水位时序模型
• 6.4 白茆沙逐日水位时序模型
• 6.5 模型预测精度的比较分析
• 6.6 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文主要结论
• 7.2 研究展望
• 主要参考文献
• 致谢
• 攻博期间发表的学术论文