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非参数解集模型的应用研究

作　者: 谢萍萍
导　师: 宋松柏
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 水文学及水资源
关键词: 核密度估计非参数解集模型改进非参数解集模型随机模拟陕北地区
分类号: P333
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

水文随机模拟是随机水文学中重要的组成部分,建立合理的水文模型进行随机模拟是水文科学研究的一种手段和方法,对水利水电工程的规划、运行及管理具有非常重要的意义。本文采用王文圣等学者的方法,应用非参数解集模型和改进非参数解集模型,以陕北地区7个水文测站的月径流和汛期日径流为例,探讨研究这两种模型在径流随机模拟中的应用问题。主要研究内容和结论如下:(1)综述国内外在水文随机模拟方面的研究进展,总结其存在的问题。(2)核密度估计理论和单变量核密度估计模型。研究核函数和带宽系数的选取及模型阶数的确定。模型用于年径流过程的随机模拟,检验结果表明,除了一、二阶自相关系数和Cs外,该模型对其它的统计特性均保持得较好,可以表征年径流过程的统计特性,模拟效果比较理想。(3)非参数解集模型。非参数解集模型模拟实测月径流序列的实践表明,模型对大多数测站的月径流的均值、均方差、Cv、Cs、最大值、最小值、一阶自相关系数和二阶自相关系数都保持的比较好,较符合流域水文特性,但是存在首位自相关不一致的问题。由于核函数有光滑作用,导致Cv偏大,Cs略偏小。非参数解集模型模拟汛期日径流序列的实践表明,模型能较好的表征汛期日径流序列的截口统计参数、汛期时段径流量和各月径流量的统计参数以及洪峰季节性变化等统计特性,模拟效果较好。非参数解集模型用于水文水资源的随机模拟是可行的。(4)探讨不同矩阵的分解方法。在模型的计算机实现过程中,涉及到矩阵分解的问题。对于正定矩阵,可采用Cholesky分解法和Schur分解法进行分解,而非正定矩阵只能采用Schur分解法进行分解。由于研究测站少,资料系列较短,对于协方差矩阵正定的测站而言,目前还无法确定采用那种分解法更能反映实测系列的统计特性,有待于进一步的研究。(5)改进非参数解集模型。在月径流模拟中的应用实践表明,模型对各月径流量的均值、均方差、Cv、最大值、最小值、一阶自相关系数和二阶自相关系数均保持得较好,模拟值与实测值比较接近,克服了非参数解集模型首位自相关不一致的问题,但是,各月径流的Cs保持相对较差。而在汛期日径流中的应用实践表明,改进非参数解集模型与非参数解集模型的模拟效果基本一致。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-24
  1.1 研究目的及意义  10-11
  1.2 国内外研究进展  11-21
    1.2.1 水文随机模拟的进展  11-13
    1.2.2 水文随机模拟的方法  13-20
    1.2.3 存在的问题  20-21
  1.3 本文的研究目标  21
  1.4 本文研究的主要内容  21-22
    1.4.1 研究内容  21-22
    1.4.2 技术路线  22
  1.5 小结  22-24
第二章研究区概况  24-31
  2.1 自然地理概况  24-26
    2.1.1 地形地貌  24-25
    2.1.2 气候特征  25
    2.1.3 河流特征  25-26
    2.1.4 社会经济  26
  2.2 水资源状况  26-29
    2.2.1 地表水  26-27
    2.2.2 地下水  27-28
    2.2.3 水资源总量  28-29
    2.2.4 水资源可利用量  29
    2.2.5 水资源开发利用潜力分析  29
  2.3 资料的选取  29
  2.4 资料的三性审查  29-30
  2.5 小结  30-31
第三章核密度估计模型  31-37
  3.1 核密度估计理论  31-33
    3.1.1 核密度估计的定义  31
    3.1.2 核密度估计的精度评价  31-32
    3.1.3 核函数 K(·)和带宽系数h 的确定  32-33
  3.2 单变量核密度估计模型  33-34
    3.2.1 单变量核密度估计模型的构造  33-34
    3.2.2 模型阶数p 和带宽系数h 的确定  34
  3.3 核密度估计模型算法  34
  3.4 模型在年径流随机模拟中的应用  34-36
    3.4.1 单变量年径流核密度估计模型的建立  34-35
    3.4.2 模型适用性检验  35-36
  3.5 小结  36-37
第四章非参数解集模型与应用  37-62
  4.1 非参数解集模型  37-39
  4.2 模型模拟步骤  39
  4.3 矩阵分解方法  39
  4.4 模型在径流模拟中的应用  39-58
    4.4.1 月径流随机模拟应用  40-56
    4.4.2 汛期日径流随机模拟应用  56-57
    4.4.3 两种分解方法的比较  57-58
  4.5 小结  58-62
第五章改进非参数解集模型与应用  62-85
  5.1 改进非参数解集模型  62-63
  5.2 模型模拟步骤  63
  5.3 模型在径流模拟中的应用  63-84
    5.3.1 月径流随机模拟应用  63-80
    5.3.2 汛期日径流随机模拟应用  80-84
  5.4 小结  84-85
第六章结论与展望  85-87
  6.1 主要研究结论  85-86
  6.2 研究展望  86-87
参考文献  87-92
致谢  92-93
作者简介  93

非参数解集模型的应用研究

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