中長期水文預(yù)報

1、中長期水文預(yù)報一、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、時間序列分析法三、時間序列分析法一、歷史演變法1.基本思想基本思想 任一水文氣象要素的長期歷史實測值，任一水文氣象要素的長期歷史實測值，全面地反映了這一要素的時序變化規(guī)律。全面地反映了這一要素的時序變化規(guī)律。盡管目前還不能辨認影響要素變化的內(nèi)因盡管目前還不能辨認影響要素變化的內(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序變化之中，響卻已全面地融匯于要素的時序變化之中，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。便可用它進行預(yù)報進行預(yù)

2、報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 后將改變原趨勢的特性。 （2）相似性：相似性：兩個水文時期水文要素變化趨勢的相似性。 （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：轉(zhuǎn)折點：兩個時期之間的轉(zhuǎn)折期為轉(zhuǎn)折點。3.基本規(guī)律分析基本規(guī)律分析1（1）持續(xù)性 當當7月平均流量月平均流量500m3/s時，第二年的時，第二年的7月月平均流量很可能下降。持續(xù)時間為平均流量很可能下降。持續(xù)時間為1到到2年。出年。出現(xiàn)現(xiàn)8次。次。 當當7月平均流量月平均流量1

3、00m3/s時，第二年的時，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。 當當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，流量很可能上升。出現(xiàn)以下時，流量很可能上升。出現(xiàn)5次。次。 當當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，三短時間為升三短時間為升-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年為新一周期的開始，即枯水期。可以結(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)測月份可能出現(xiàn)在需要定出預(yù)測月份可能出現(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)測值。即為預(yù)測值。（5）特征轉(zhuǎn)折點）特征轉(zhuǎn)折點 由由7月降雨量圖可觀察特征轉(zhuǎn)折點月降雨量圖可觀察特征轉(zhuǎn)折點為為:1987、1997、

6、2006年與年均降雨量的年與年均降雨量的周期轉(zhuǎn)折點基本類似。周期轉(zhuǎn)折點基本類似。4.2012年年7月份降雨量預(yù)報分析月份降雨量預(yù)報分析（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年為新一周期的開始，也即年為新一周期的開始，也即枯水期的開始枯水期的開始，某水庫，某水庫經(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月份降雨不會太高突破月份降雨不會太高突破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）去掉超過500m3/s和低于和低于100m3/s的兩個的兩個值（這兩個值代表最小可能性），在剩下的值值（這兩個值代表最小可能性），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)報值，）用上限和下限的算術(shù)平均值作為預(yù)報值，即即333.15m3/s。參考文獻1秦建國等.無錫地區(qū)降雨年際變化趨勢分析與歷史演變法的應(yīng)用A. 中國水文科技新發(fā)展2012中國水文學術(shù)討論會論文集C2李福威.丁文昌.渾江桓仁水庫徑流特性分析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)水文情報預(yù)報規(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-頻率頻率等級值等級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離散化分級模糊集代表值隸屬度離散化分級模糊集代表值隸屬度論域論域U U離散化分級模糊集代表值隸屬度離散化分級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()的計算的計算 另=0、1、2、3、4、5、6，用以下公式結(jié)合“平穩(wěn)時間序列法相關(guān)函數(shù)計算表”（見下一頁）計算相關(guān)函數(shù)，結(jié)果見下表：0123456r()1-0.025 -0.131 -0.249 0.128 -0.070 0.281 平穩(wěn)時間序列法相關(guān)函數(shù)計算表年份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)報系數(shù)線性方程組建立預(yù)報系數(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