基于matlab的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)洪峰預(yù)測(已修改)
2025-06-30 15:58 本頁面
【正文】 摘要 洪峰流量的預(yù)測可以基本定型洪水的規(guī)模，可以提前制定合理的防洪預(yù)案，及時(shí)減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，因而預(yù)報(bào)洪峰流量具有重要意義。河道水情預(yù)報(bào)十分復(fù)雜，由于受各種因素的影響表現(xiàn)為非線性動力學(xué)過程，而且因素之間的變化及相互影響關(guān)系也難以確定。鑒于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有很強(qiáng)的處理大規(guī)模非線性動力學(xué)系統(tǒng)的能力，本文緊緊圍繞人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)領(lǐng)域的知識，改進(jìn)了BP網(wǎng)絡(luò)洪水預(yù)報(bào)模型。具體工作如下：針對洪水預(yù)報(bào)預(yù)測階段可能超過歷史洪峰的情況，在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)報(bào)模型中，留有(0,)和(,1)的預(yù)報(bào)空間，使得預(yù)報(bào)模型能夠順利預(yù)報(bào)出高于歷史洪峰的洪水水位。另外，本文采用《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》中的確定性系數(shù)作為目標(biāo)函數(shù)，使得預(yù)報(bào)結(jié)果更加直觀。針對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本身是一種靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)，在復(fù)雜河道的預(yù)報(bào)模型中，本文引入了延遲單元法，即在數(shù)據(jù)處理時(shí)直接從樣本模式中提取時(shí)間序列特征，使得這樣的預(yù)報(bào)模型具備了對時(shí)間序列的識別能力。本文將BP網(wǎng)絡(luò)的洪水預(yù)報(bào)模型應(yīng)用于武漢地區(qū)柳子巷水文站的洪水預(yù)報(bào)。對這種預(yù)報(bào)模型進(jìn)行了檢驗(yàn)，結(jié)果表明在合理選擇輸入層單元數(shù)據(jù)和預(yù)見期的情況下，可以取得很好的預(yù)報(bào)成果。關(guān)鍵詞：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，預(yù)報(bào)模型，洪水目錄第一章 緒論 第二章 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)簡介 第三章 洪水水位的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)報(bào)模型第四章 應(yīng)用于復(fù)雜河段的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)洪水預(yù)報(bào)模型 第五章 結(jié)束語和展望第一章 緒論1．1 水文預(yù)報(bào)的重要性水文系統(tǒng)受天文因子、氣候因子、地質(zhì)地貌因子以及人類活動等的綜合作用，表現(xiàn)出高維性和非線性等復(fù)雜特征，因此比一般難以建立有效的水溫長期預(yù)測模型。而且水文預(yù)報(bào)是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)不可缺少的重要基本工作，是幫助人們更好地控制與利用水資源、與洪水作斗爭、減少洪災(zāi)的有力武器。水文預(yù)報(bào)是防汛抗旱的耳目和參謀，是防洪決策、水資源優(yōu)化調(diào)度、水工程運(yùn)行管理的科學(xué)依據(jù)，是各級防汛指揮機(jī)構(gòu)的參謀和得力助手，對保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全，充分發(fā)揮水工程效益，保障社會穩(wěn)定和國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展起著極其重要的作用。根據(jù)世界氣象組織在加拿大、日本、美國等國家的調(diào)研結(jié)果，及時(shí)準(zhǔn)確的洪水預(yù)報(bào)可以把洪水造成的損失減輕10％一15％。1998年我國長江中下游發(fā)大洪水，由于及時(shí)準(zhǔn)確的水文預(yù)報(bào)和防洪工程的作用，減少經(jīng)濟(jì)損失400多億元[1]。而據(jù)統(tǒng)計(jì)，近幾年國家和地方對長江水文事業(yè)的投入，每年僅約為2億元左右，可見水文預(yù)報(bào)的效益是巨大的。洪水預(yù)報(bào)作為水文預(yù)報(bào)的一個(gè)重要組成部分，在防洪減災(zāi)中具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。洪水預(yù)報(bào)的歷史在我國可追溯到一千多年以前。由于河道和洪水的傳播規(guī)律十分復(fù)雜，古代的洪水預(yù)報(bào)基本上僅限于定性描述和粗略預(yù)測。1．2 水文預(yù)報(bào)的發(fā)展新中國成立50多年來，我國的水文預(yù)報(bào)工作從無到有、由點(diǎn)到面迅速發(fā)展起來。上世紀(jì)5060年代學(xué)習(xí)、吸收原蘇聯(lián)和美國的洪水預(yù)報(bào)方法，為我國水文預(yù)報(bào)工作奠定了基礎(chǔ)。7080年代，開始對不同區(qū)域的降雨徑流關(guān)系進(jìn)行研究，同時(shí)成功地開展了流域水文模型的研究與應(yīng)用。90年代，隨著計(jì)算機(jī)在水文預(yù)報(bào)領(lǐng)域中的推廣和水文模擬技術(shù)水平的提高，我國在水文預(yù)報(bào)方法、預(yù)報(bào)系統(tǒng)建設(shè)和新技術(shù)應(yīng)用等方面有了很大的提高。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和全民社會水患意識的不斷增強(qiáng)，國家對水文工作的重要性有了更深刻的認(rèn)識，從中央到地方各級水文部門相繼開展了水文預(yù)報(bào)工作，許多基層水文站也發(fā)布當(dāng)?shù)睾恿骱退畮斓乃念A(yù)報(bào)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1990年全國有1134處水文站(占該年全國水文站總數(shù)的35％)發(fā)布水文預(yù)報(bào)[1]。同時(shí)人們對水文預(yù)報(bào)提出了定量和準(zhǔn)確預(yù)報(bào)的要求，從而為水文工作的發(fā)展創(chuàng)造了更廣闊的空間。水文預(yù)報(bào)技術(shù)是水文預(yù)報(bào)的關(guān)鍵，我國水文預(yù)報(bào)技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)歷以下幾個(gè)階段[1]。上世紀(jì)五六十年代奠定了水文預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)。1955年，由華士乾主編的《洪水預(yù)報(bào)方法》一書，總結(jié)了新中國立國之初，特別是1954年長江、淮河特大洪水實(shí)際預(yù)報(bào)中的經(jīng)驗(yàn)，主要吸收了美國、原蘇聯(lián)的洪水預(yù)報(bào)方法，并利用中國實(shí)際資料做了分析應(yīng)用，第一次系統(tǒng)地提出了具有中國特色的洪水預(yù)報(bào)方法，為我國水文預(yù)報(bào)及其研究工作奠定了良好的基礎(chǔ)。隨著水文預(yù)報(bào)的廣泛開展和各地多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，1950年后對洪水預(yù)報(bào)技術(shù)的研究主要是：根據(jù)洪水波動的理論對相應(yīng)水位法進(jìn)行改進(jìn)；對應(yīng)用河網(wǎng)總?cè)肓髁窟M(jìn)行洪水預(yù)報(bào)的研究；對河道洪水演算槽蓄曲線的研究以及對重點(diǎn)河段降雨徑流預(yù)報(bào)研究分析等。上世紀(jì)七八十年代獲得了流域水文模型的豐碩成果[1]。1970年以后，部分省、流域機(jī)構(gòu)和高等院校分別對濕潤、半濕潤地區(qū)和干旱、半干旱地區(qū)的降雨徑流關(guān)系進(jìn)行了分析研究，對一些大江大河則采用分區(qū)降雨產(chǎn)匯流結(jié)合河道匯流計(jì)算的全河系預(yù)報(bào)，同時(shí)開展了流域水文模型的研究和應(yīng)用。在流域水文模型研究應(yīng)用方面，如現(xiàn)為河海大學(xué)在蓄滿產(chǎn)流模型基礎(chǔ)上提出了新安江模型，在南方濕潤地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，效果很好，并被歐美一些國家采用。與此同時(shí)，先后引進(jìn)了一些確定性概念模型和應(yīng)用系統(tǒng)工程理論分析方法的模型。如美國斯坦福IV模型、薩克拉門托模型，日本水箱模型和意大利CLS(約束線性系統(tǒng))模型，并加以剖析和改進(jìn)獲得了豐碩的研究和應(yīng)用成果。例
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1