中長(zhǎng)期水文預(yù)報(bào)

1、中長(zhǎng)期水文預(yù)報(bào)一、歷史演變法一、歷史演變法二、單因素模糊推理法二、單因素模糊推理法三、時(shí)間序列分析法三、時(shí)間序列分析法一、歷史演變法1.基本思想基本思想 任一水文氣象要素的長(zhǎng)期歷史實(shí)測(cè)值，任一水文氣象要素的長(zhǎng)期歷史實(shí)測(cè)值，全面地反映了這一要素的時(shí)序變化規(guī)律。全面地反映了這一要素的時(shí)序變化規(guī)律。盡管目前還不能辨認(rèn)影響要素變化的內(nèi)因盡管目前還不能辨認(rèn)影響要素變化的內(nèi)因與外因或影響程度，但是諸因素的綜合影與外因或影響程度，但是諸因素的綜合影響卻已全面地融匯于要素的時(shí)序變化之中，響卻已全面地融匯于要素的時(shí)序變化之中，若能找出該要素歷史變化規(guī)律。便可用它若能找出該要素歷史變化規(guī)律。便可用它進(jìn)行預(yù)報(bào)進(jìn)行預(yù)

2、報(bào)2.基本規(guī)律基本規(guī)律 （1）持續(xù)性：持續(xù)性：連續(xù)上升或下降，升降超出平均值某一數(shù)值 后將改變?cè)厔?shì)的特性。 （2）相似性：相似性：兩個(gè)水文時(shí)期水文要素變化趨勢(shì)的相似性。 （3）周期性：周期性：豐、平、枯周期變化。 （4）最大最小可能性：最大最小可能性：指水文氣象要素經(jīng)常出現(xiàn)的范圍或年上升、下降的極限幅度。 （5）轉(zhuǎn)折點(diǎn)：轉(zhuǎn)折點(diǎn)：兩個(gè)時(shí)期之間的轉(zhuǎn)折期為轉(zhuǎn)折點(diǎn)。3.基本規(guī)律分析基本規(guī)律分析1（1）持續(xù)性 當(dāng)當(dāng)7月平均流量月平均流量500m3/s時(shí)，第二年的時(shí)，第二年的7月月平均流量很可能下降。持續(xù)時(shí)間為平均流量很可能下降。持續(xù)時(shí)間為1到到2年。出年。出現(xiàn)現(xiàn)8次。次。 當(dāng)當(dāng)7月平均流量月平均流量1

3、00m3/s時(shí)，第二年的時(shí)，第二年的7月平均流量很可能上升至月平均流量很可能上升至150m3/s以上。出以上。出現(xiàn)現(xiàn)6次。次。 當(dāng)當(dāng)7月份流量連續(xù)下降月份流量連續(xù)下降2年或年或3年，且降到年，且降到200m3/s以下時(shí)，流量很可能上升。出現(xiàn)以下時(shí)，流量很可能上升。出現(xiàn)5次。次。 當(dāng)當(dāng)7月份流量連續(xù)上漲兩年，流量很可能月份流量連續(xù)上漲兩年，流量很可能下降。出現(xiàn)下降。出現(xiàn)3次。次。（2）相似性相似性 19841984年到年到19881988年、年、19941994年到年到19981998年線型為年線型為升升- -降降- -降降- -升，且后面的升上去的流量要比前升，且后面的升上去的流量要比前面的的

4、高。面的的高。 19881988年到年到19921992年、年、20072007年到年到20112011年線型為年線型為升升- -降降- -升升- -降，且后面的峰值和谷值都比前面降，且后面的峰值和谷值都比前面的低。的低。（3）周期性周期性 1968年到年到1972、1973到到1976、1977到到1980年，年，三短時(shí)間為升三短時(shí)間為升-降降-升升-降型，周期為降型，周期為4年。年。 如果結(jié)合如果結(jié)合1967到到2011年的年均流量，可以大概年的年均流量，可以大概確定出枯確定出枯-平平-豐水年周期：豐水年周期：1967年到1975年為枯-平-豐水年第一周期；1976年到1986年為枯-平-

5、豐水年第二周期；1987年到1995年為枯-平-豐水年第三周期；1996年到2005年為枯-平-豐水年第四周期；2006年到2010年為枯-平-豐水年第五周期；2011年為新一周期的開(kāi)始，即枯水期?？梢越Y(jié)合參考。各年平均流量（4）最大最小可能性最大最小可能性 思路：需要定出預(yù)測(cè)月份可能出現(xiàn)在需要定出預(yù)測(cè)月份可能出現(xiàn)在什么樣的水期中，然后再定出相應(yīng)水期的什么樣的水期中，然后再定出相應(yīng)水期的最大可能性上下限，然后再將上下限平均最大可能性上下限，然后再將上下限平均即為預(yù)測(cè)值。即為預(yù)測(cè)值。（5）特征轉(zhuǎn)折點(diǎn)）特征轉(zhuǎn)折點(diǎn) 由由7月降雨量圖可觀察特征轉(zhuǎn)折點(diǎn)月降雨量圖可觀察特征轉(zhuǎn)折點(diǎn)為為:1987、1997、

6、2006年與年均降雨量的年與年均降雨量的周期轉(zhuǎn)折點(diǎn)基本類似。周期轉(zhuǎn)折點(diǎn)基本類似。4.2012年年7月份降雨量預(yù)報(bào)分析月份降雨量預(yù)報(bào)分析（1）根據(jù)分析，）根據(jù)分析，2011年的年的7月份平均流量小于月份平均流量小于100m3/s，因此，因此2012年年7月份的平均流量很月份的平均流量很可能上升，且很可能上升至可能上升，且很可能上升至150m3/s以上。以上。（2）根據(jù)分析，）根據(jù)分析，2010年為枯年為枯-平平-豐水年第五周豐水年第五周期的結(jié)束，期的結(jié)束，2011年為新一周期的開(kāi)始，也即年為新一周期的開(kāi)始，也即枯水期的開(kāi)始枯水期的開(kāi)始，某水庫(kù)，某水庫(kù)經(jīng)常出現(xiàn)連續(xù)的枯水年經(jīng)常出現(xiàn)連續(xù)的枯水年組組2

7、，故，故2012年很可能仍為枯水期，因此可年很可能仍為枯水期，因此可以推斷其以推斷其7月份降雨不會(huì)太高突破月份降雨不會(huì)太高突破500m3/s。（3）與）與2011年年7月份流量相似的流量年份為月份流量相似的流量年份為1972年、年、1976年、年、1978年、年、1982年、年、1997年、年、1999年、年、2000年，因此從各年份的第二年，因此從各年份的第二年的流量中求最大可能性的上限和下限。年的流量中求最大可能性的上限和下限。（4）去掉超過(guò)）去掉超過(guò)500m3/s和低于和低于100m3/s的兩個(gè)的兩個(gè)值（這兩個(gè)值代表最小可能性），在剩下的值值（這兩個(gè)值代表最小可能性），在剩下的值中取中取

8、469.3m3/s為最大可能性上限，為最大可能性上限，197m3/s為最大可能性下限。為最大可能性下限。（5）用上限和下限的算術(shù)平均值作為預(yù)報(bào)值，）用上限和下限的算術(shù)平均值作為預(yù)報(bào)值，即即333.15m3/s。參考文獻(xiàn)1秦建國(guó)等.無(wú)錫地區(qū)降雨年際變化趨勢(shì)分析與歷史演變法的應(yīng)用A. 中國(guó)水文科技新發(fā)展2012中國(guó)水文學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集C2李福威.丁文昌.渾江桓仁水庫(kù)徑流特性分析J.東北水利水電.2001(06):2930.二、單因素模糊推理法1.論域的選定論域的選定 根據(jù)水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范（GBT 224822008） ，延展流量最大值、最小值的20%作為論域范圍，即： 論域： U=30,13002

9、.模糊子集的確定模糊子集的確定模糊子集模糊子集P-P-頻率頻率等級(jí)值等級(jí)值子集范圍子集范圍枯枯Y1Y190%80(30,130偏枯偏枯Y2Y270%180(130,230平平Y(jié)3Y350%285(230,340偏豐偏豐Y4Y430%415(340,490豐豐Y5Y510%660(490,13003.模糊子集隸屬度函數(shù)及確定模糊子集模糊子集分布形式分布形式隸屬度函數(shù)隸屬度函數(shù)枯枯右半梯形右半梯形偏枯偏枯三角形三角形1=1（180-x）/1000(0,80(80,180其他其他2=（x-80）/100（285-x）/1050(0,180(180,285其他其他模糊子集模糊子集分布形式分布形式隸屬度

10、函數(shù)隸屬度函數(shù)平平三角形三角形偏豐偏豐三角形三角形豐豐左半梯形左半梯形3=（x-180）/105（415-x）/1300(180,285(285,415其他其他4=（x-285）/130（660-x）/2450(285,415(415,660其他其他5= 1（x-415）/2450660,+)415,660)其他其他論域論域U U離散化分級(jí)模糊集代表值隸屬度離散化分級(jí)模糊集代表值隸屬度論域論域U U離散化分級(jí)模糊集代表值隸屬度離散化分級(jí)模糊集代表值隸屬度123456891011121314區(qū)段=80 120140180220240285340360415520570 660=0)年的年份的流量

11、距平值Q2012= b1Q2011 + b2Q2010+ b3Q2009+ b4Q2008+ b5Q2007+b6Q20062.相關(guān)函數(shù)的相關(guān)函數(shù)的r()的計(jì)算的計(jì)算 另=0、1、2、3、4、5、6，用以下公式結(jié)合“平穩(wěn)時(shí)間序列法相關(guān)函數(shù)計(jì)算表”（見(jiàn)下一頁(yè)）計(jì)算相關(guān)函數(shù)，結(jié)果見(jiàn)下表：0123456r()1-0.025 -0.131 -0.249 0.128 -0.070 0.281 平穩(wěn)時(shí)間序列法相關(guān)函數(shù)計(jì)算表年份7月流量Qt距平值Qt=0Q2t=1=5=6Qt+1Qt*Qt+1Qt+5Qt*Qt+5Qt+6Qt*Qt+61967494.5 158 24979 -64 -10179 -250

12、-39493 -2 -303 1968272.1 -64 4148 -22 1434 -2 124 -151 9746 1969314.2 -22 495 -192 4275 -151 3368 190 -4224 1970144.4 -192 36896 280 -53736 190 -36453 -244 46811 1971616.3 280 78263 -250 -69905 -244 -68177 -139 -39025 197286.6 -250 62440 -2 480 -139 34858 -244 60864 2004669.4 333 110835 269 89649 -9

13、5 -31725 96 32121 2005605.8 269 72512 -82 -22175 96 25981 -257 -69220 2006254.2 -82 6781 -204 16835 -257 21168 2007132.1 -204 41797 98 -20072 2008434.7 98 9639 -95 -9356 2009241.2 -95 9081 96 -9194 2010433.0 96 9309 -257 -24801 201179.4 -257 66076 均值341.3 38090 -8211 -10039 4596 3.預(yù)報(bào)系數(shù)線性方程組建立預(yù)報(bào)系數(shù)線性方程組建立根據(jù)r(0)r(6)的值建立如下線性方程組求解b1b6：解得：b1=0.014，b2=-0.186，b3=-0.199 b4=0.134，b5=-0.134，b6=0.271r(0)b1+r(1)b2+r(2)b3+r(3)b4+r(4)b5+r(5)b6=r(1)r(1)b1+r(0)b2+r(1)b3+r(2)b4+r(3)b5+r(4)b6=r(2)r(2)b1+r(1)b2+r(0)b3+r(1)b4+r(2)b5+r(3)b6=r(3)r(3)b1+r(2)b2+r(1)b3+r(0)b4+r(1)b5+r(2)b6=r(4)r(4)b1+r(3)b