基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的黑河流域徑流模擬預(yù)報.pdf

1、水資源是基礎(chǔ)性的自然資源，是維系自然界一切生命系統(tǒng)不可缺少的資源，也是社會經(jīng)濟發(fā)展所必需的不可替代的資源。黑河流域位于西北內(nèi)陸干旱地區(qū)，近年來黑河流域出現(xiàn)了一系列的生態(tài)環(huán)境問題，水問題是引起這一系列問題的關(guān)鍵問題。為了解決黑河流域存在的社會﹑經(jīng)濟﹑生態(tài)環(huán)境問題，發(fā)揮黑河流域水資源的最大經(jīng)濟﹑環(huán)境和社會效益，使黑河流域的社會﹑經(jīng)濟﹑生態(tài)環(huán)境得到可持續(xù)發(fā)展，必須對黑河流域的水資源系統(tǒng)進行準(zhǔn)確而及時的分析與預(yù)測，合理配置，優(yōu)化調(diào)度，積極有效保

2、護有限的黑河流域水資源，最大限度的滿足黑河流域國民經(jīng)濟各部門的合理需求，促進資源與環(huán)境，生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)，以及經(jīng)濟﹑社會﹑環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。要做到這些，必須對黑河上游流域水文水資源及其變化特性有一個比較清晰和全面的認識，因此，預(yù)報黑河水資源量的時空分布和水資源量的多少對于黑河流域社會經(jīng)濟的發(fā)展、生態(tài)環(huán)境的保護和水資源管理具有十分重要的意義。
　　 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種數(shù)據(jù)驅(qū)動模型，它可以客觀地描述系統(tǒng)內(nèi)部的真正構(gòu)成，不受以往知識的束

3、縛，從而找到系統(tǒng)輸入輸出之間的合理的關(guān)系，找出內(nèi)部的規(guī)律性，進行精確的模擬，并為徑流預(yù)報提供輔助手段，但這也并不是說要建立一個純黑箱的模型，在建立徑流模擬和預(yù)報的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型時，應(yīng)該把流域的物理背景知識考慮在內(nèi)。
　　 鶯落峽和正義峽是黑河干流上的兩個重要控制站，首先對影響鶯落峽，正義峽徑流變化的因素進行分析，得知鶯落峽徑流量變化受人為因素的影響比較小，主要受自然因素的影響，正義峽徑流量受人為因素影響比較大；然后考慮流域的物

4、理背景，建立BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，對鶯落峽月徑流量的模擬主要考慮自然因素。單一構(gòu)型的BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型是一種顧及各種數(shù)據(jù)情況的所謂的“最佳協(xié)調(diào)解”。這種模型無法識別各個徑流階段的主要影響因素并分別對待，高流量、低流量等事件相關(guān)的個性信息沒有表現(xiàn)的空間，因而一般會被當(dāng)作噪聲過濾掉。這樣把所有可得數(shù)據(jù)混在一起訓(xùn)練出的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，往往只可以較好地模擬一般狀況(如中等流量事件，這種事件的樣本數(shù)目較多)，而對極值狀況，模型的性能則較差，無法使各個

5、徑流時期的徑流模擬同時達到令人滿意的程度，建立鶯落峽月徑流模擬模型的時候，采用模糊聚類的方法對徑流進行分類，分為汛期和非汛期，然后分別建立BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，對比分類和未分類的BP模型模擬結(jié)果，發(fā)現(xiàn)分類之后所建立的模型地性能比較好，因此采用分類之后的模型對鶯落峽的月徑流進行了預(yù)測。
　　 正義峽的年徑流量模擬模型的建立分別考慮人為因素和不考慮人為因素，建立兩個模型，并做出比較分析，考慮人為因素的模型的確定性系數(shù)在檢驗期和訓(xùn)練期

6、都高于不考慮人為因素的模型?？紤]人為因素之后的BP模型要比不考慮人為因素的模型要好，說明在建立模型的時候，應(yīng)該結(jié)合實際情況，不僅要考慮自然因素，對受人類影響較大的徑流的模擬時，應(yīng)該考慮物理背景，這樣才能提高模型的性能。
　　 建立鶯落峽和正義峽的徑流模擬模型的目的是為了更好的預(yù)測，選取模擬精度比較高的模型進行預(yù)測，在不同的氣候情景下，利用BP 網(wǎng)絡(luò)模擬計算2030年黑河流域鶯落峽水文站的徑流量，在降水量不變的情況下，氣溫增加0.