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《大连理工大学》 2008年
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径流分类组合预报方法及其应用研究

刘冀  
【摘要】: 我国是一个水资源贫乏、洪水灾害频发的国家,如何利用现有的水利工程,在保证防洪安全的前提下,通过采取适当的非工程措施达到经济、合理利用有限的水资源、提高水能利用率便成为当前亟待解决的问题。在众多的非工程措施中,径流预报与优化调度是保证水电站水库防洪安全与提高经济效益的有效途径之一,本文以此为切入点,以桓仁水电站与二滩水电站为研究对象,围绕径流预报与水电站预报优化调度的若干关键技术进行了较为深入的探讨与研究。构建一个中长期径流的年内分段组合预报模型,该模型能够综合利用多种智能方法的预报优势进行分类径流预报,以此预报结果为输入,研究了基于不同径流描述的水电站中长期预报优化调度模型及模糊风险计算新方法。对于水电站的短期洪水预报而言,流域洪水预报模型的不确定性已受到普遍的关注,本文以新安江模型为例,对模型参数优选、模型输入与模型参数不确定性进行了深入的分析,提出了模糊分类洪水组合预报方法。主要研究内容与成果如下: (1)针对以往中长期径流预报通常仅采用单一方法进行建模与预报,难以利用各预报方法优势的缺陷,本文构建了一个中长期径流的年内分阶段组合预报模型。模型选用多种预报方法进行组合预报,从而发挥各方法的预报优势以达到提高预报精度的目的。针对年内不同时期径流成因的差异,将年内径流分为多个阶段,对各阶段分别建立相应的组合预报模型。特别针对径流受降雨因素影响较大的阶段,其预报不确定性增强的特点,引入贝叶斯平均(BMA)组合预报模型,可同时发布确定性预报与概率预报。通过对二滩水电站历史月径流的模拟预报,表明分段组合预报模型较单一预报方法能够提高确定性预报精度,且发布的概率预报较为可靠,可为水电站预报调度提供决策支持。 (2)为合理利用河川径流,提高水电站的水能利用率,将径流分段组合预报模型应用于水电站的中长期优化调度中,针对利用预报信息指导优化调度所带来的风险,研究了水电站中长期发电调度的模糊风险计算新方法。方法主要包括基于分段组合预报模型的年内月径流递推组合预报方法:以年发电量最大作为优化目标的水电站优化调度模型。以组合预报模型提供的不同径流描述作为水电站的预报来水,以优化调度模型求解调度决策。为量化预报误差可能对发电调度带来的风险,研究了水电站中长期调度的发电模糊风险计算新方法,较常规风险计算方法能够合理的描述风险的模糊性并量化风险损失的程度。通过对二滩水电站典型年的模拟调度,表明将分段组合预报模型应用于水电站的中长期优化调度中是可行的、有效的,模糊风险分析方法能够较常规方法更合理的描述风险从而便于决策。 (3)针对新安江模型参数优选中存在的不确定性问题,提出了模型参数的两阶段多目标优化率定方法。首先为便于分析目标权重对率定结果的影响,解决应用随机模拟方法求解该问题时造成计算量巨大的瓶颈,在第一阶段采用MOSCEM-UA算法进行参数优选,以此作为分析对象,从而有效缩减了求解问题的规模和计算量,在第二阶段通过分析目标权重对模型参数优选的影响,建立了基于排序可靠度特征值的满意参数优选方法。针对目标权重的确定,将数学与经验权重进行组合确定目标组合权重,同时分析了不同的数学权重计算方法与不同优选目标偏好对参数优选结果的影响。实例分析表明,该方法能够在综合评价参数率定目标特征值与排序可靠度的基础上选择折衷满意模型参数,并能够提供相应的排序不确定性信息。 (4)对新安江模型的参数与输入不确定性进行了研究。以往研究多集中于对模型参数的不确定性分析上,而对模型输入的不确定性研究较少,因此,以模型参数与模型输入不确定性作为研究对象,采用SCEM-UA方法对场次洪水模拟不确定性进行了分析。与普遍采用的GLUE方法相比,SCEM-UA方法无需主观定义似然函数临界值,采用算法收敛后的非劣参数作为可行参数。通过对桓仁水库场次洪水模拟的不确定性分析,表明模型参数与输入对洪水模拟结果有显著的影响,且后者的影响较大,因此,在实时洪水预报时应对此予以充分考虑以量化预报风险。 (5)针对洪水预报模型存在的“异参同效”问题,为提高模型的预报精度与可靠度,研究了模糊分类洪水组合预报方法。该方法在对洪水进行模糊分类的基础上,对各类洪水分别进行预报模型参数率定,从而提高了场次洪水模拟精度。通过利用同类洪水中具有“同效”现象的多组参数进行洪水预报,采用相应的组合方法进行分类内预报结果组合,进而再对各分类的预报结果进行模糊加权组合得到洪水组合预报值。实例应用表明,该方法能够提高场次洪水预报精度。将模糊分类洪水组合预报方法应用于实时洪水预报调度中,与采用一组满意参数进行洪水预报方法相比,在一些大量级场次洪水中可使水库提前加大泄流量从而有效降低调洪最高水位并减小水库的防洪风险。 最后对全文做了总结,并对有待于进一步研究的问题进行了展望。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TV124

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 刘峰;郝瑞霞;吕鉴;;北方某市污水处理厂运行效果综合评价与分析[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷)[C];2011年
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5 宋海鹰;桂卫华;阳春华;;基于最小二乘支持向量机的Hammerstein-Wiener模型辨识[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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7 ;A Novel Proximal Support Vector Machine and Its Application in Radar Target Recognition[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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10 阎纲;梁昔明;龙祖强;李翔;;一种新的提前一步预测控制算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵莹;半监督支持向量机学习算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 武桂芝;大沽河河道渗漏及其对洪水演进影响研究[D];中国海洋大学;2010年
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5 张明;电能质量扰动相关问题研究[D];华中科技大学;2010年
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7 何英;干旱区典型流域水资源优化配置研究[D];新疆农业大学;2010年
8 曾剑;基于数据挖掘的钱塘江河口水沙运动规律研究[D];浙江大学;2011年
9 许伟;基于进化算法的复杂化工过程智能建模方法及其应用[D];华东理工大学;2011年
10 向国齐;支持向量回归机代理模型设计优化及应用研究[D];电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曾传华;基于颜色和纹理特征的竹条分级方法研究[D];华中农业大学;2010年
2 田文娟;基于支持向量机的人民币序列号识别方法的研究[D];山东科技大学;2010年
3 刘洋;我国房地产上市企业综合绩效分析及战略发展方向研究[D];山东科技大学;2010年
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10 郑慧涛;梯级水电站优化运行研究与应用[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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10 刘艳丽;径流预报模型不确定性研究及水库防洪风险分析[D];大连理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前8条
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中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 欧春平;智能算法在流域洪水预报系统建模中的应用及其软件集成体系[D];大连理工大学;2001年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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9 廖一兰;社会经济数据尺度转换研究[D];南京师范大学;2006年
10 葛宁君;房地产投资项目的实物期权方法研究[D];天津大学;2007年
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