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《贵州师范大学》 2003年
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基于人工神经网络技术的喀斯特流域枯水径流研究

焦树林  
【摘要】: 人工神经网络是一门正在迅速发展的交叉科学,现已广泛应用于机械工业、电子工业、能源工业、水利工程、化学工业、农业、环境和经济学等学科。本文主要讨论人工神经网络在喀斯特流域及其枯水径流研究中的应用。 影响喀斯特流域枯水径流的因素异常复杂,其影响因素主要有枯季前期降水量和岩性、地貌、流域面积、河网密度、主河道长度及其比降等流域下垫面状况。本文在前人研究的基础上,采用人工神经网络技术,结合传统的统计方法,研究贵州高原上喀斯特流域的枯水径流规律。 论文从影响喀斯特流域枯水径流的各影响因子入手,通过对入选流域的枯季前期降水量及其下垫面特征等16个因子的量化,从量上探求喀斯特流域的枯水径流各特征值与影响因子之间的相关规律。统计结果表明:流域的枯季前期降水、岩性、地貌、流域面积、河网密度、主河道长度及其比降等因子与喀斯特流域的枯水四特征的相关关系异常复杂。鉴于此,论文采用了主成分分析法,在基本保持原有信息的情况下,化高维为四维,提取了可包含有原始数据信息的85.345%的前四个主成分因子变量,并计算这四个主成分的因子得分。为了使样本具有代表性,论文利用自组织特征映射网络(SOM)可以在无教师示教的情况下,实现对输入模式的自组织分类的特点,以18个流域的主成分数据变量作为网络输入,在SOM(Self-Organizing Map)网络中进行了分类,把18个喀斯特流域分成三大类。第一类流域为黄猫村、下司、高车、下湾、官坝、高旺寨、皂角囤,它们的输出都为[1;0;0];第二类流域为把本、对江、正安、荔波,它们的输出都为[0;1;0];第三类流域为车边、石阡、旺草、土城、文峰塔、麦翁、平寨,它们的输出都为[0;0;1]。上述分类的结果综合反映了流域各个因子特征的最终结果,体现了流域影响因子对枯水的综合作用, 论文对比分析了分类前、后各因子与枯水特征的相关规律,结果表明,分类后各类流域中枯水特征与其各因子的线性相关程度明显提高。这充分说明了SOM网络对入选样本进行了有效的分类,使得聚类后各样本的共性增强,从而实现了样本具有代表性的目的。这 摘要 为建立基于四个主成分的分类枯水特征预测的BP(BaCk proPagat ion)模型提供了有力 的依据。 在基于流域因子的枯水特征预测模型的建立研究中,本文设计了5种类型的BP模型, 用于预测枯水径流特征。这五种模型是:第一类是流域基于16个原始因子的BP预测模型, 第二是分析流域基于主成分的BP预测模型,第三至五种模型分别为三类流域基于主成分 的BP预测模型。在多次的试算过程中,本文对比分析了5类枯水特征预测的BP模型的特 性,结果认为:采用主成分的BP模型可以大大提高网络的性能和预测能力,同时采用分 类建立BP模型其枯水预测效果更佳。
【学位授予单位】:贵州师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:P343

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
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3 束龙仓;陶玉飞;鲁程鹏;董贵明;王茂枚;刘丽红;;地下河日流量预测模型[J];水电能源科学;2008年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 杨秀英;基于神经网络模型的喀斯特地区水资源承载力研究[D];贵州师范大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
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7 颜伏伍;王洪建;田韶鹏;袁智军;;BP神经网络在发动机万有特性中的应用[A];湖北省内燃机学会2009年学术年会论文集[C];2009年
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10 邱文;崔蓓;赵伟;;使用UML构建ArcGIS空间数据库模式[A];江苏省测绘学会2008年度学术年会论文集[C];2008年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前6条
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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2 记者 陆铭;流域水文气象服务交流会召开[N];中国气象报;2010年
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4 杨国伟 龙虎;二○○九年西北地区暨黄河流域水文协作会议召开[N];黄河报;2009年
5 唐淑英 樊海 李家年 李莉莉;安徽水文:拓展服务树形象[N];中国水利报;2006年
6 通讯员 李金玉 张翔宇;太湖流域水文气象信息将共享[N];中国气象报;2009年
7 记者 胡少华 通讯员 李建伟 龙虎 杨国伟;黄委水文局倡导“大水文”理念 力推“1+6”模式[N];黄河报;2007年
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7 郑毅;北运河流域洪水预报与调度系统研究及应用[D];清华大学;2009年
8 苏磊(Leszek Sobkowiak);基于长江流域与多瑙河流域洪水的东亚与欧洲水文比较研究[D];河海大学;2004年
9 韩瑞光;大清河山丘区下垫面变化对洪水径流影响问题的研究[D];天津大学;2010年
10 周莉荔;塔里木河流域水资源市场配置研究[D];新疆农业大学;2010年
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1 蒋好忱;流域土壤侵蚀评价中的河流拓扑分析[D];西北大学;2014年
2 周奇;好水川流域坝库功能转换理论与技术研究[D];宁夏大学;2013年
3 何敏;小流域风化剥蚀作用及碳侵蚀通量的初步研究[D];昆明理工大学;2009年
4 李敏;流域水文预报模型知识管理[D];大连理工大学;2002年
5 田迪;土地利用及流域特性对河流流量的影响研究[D];中国地质大学(北京);2010年
6 石志民;基于蓄满超渗产流模式的分布式模型构建及应用[D];郑州大学;2013年
7 陈飞;基于GIS的罗屿沟流域次降雨产流模拟研究[D];山东理工大学;2012年
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9 赵辉;PRMS_Storm模型在黑草河流域的应用[D];北京林业大学;2011年
10 冯伟;山西汾河水库水情自动测报系统的改进开发[D];太原理工大学;2012年
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