基于多agent的流域洪水預(yù)報系統(tǒng)研究與應(yīng)用

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1、西北農(nóng)林科技大學(xué)碩士學(xué)位論文基于多Agent的流域洪水預(yù)報系統(tǒng)研究與應(yīng)用姓名：趙建軍申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：計算機應(yīng)用技術(shù)指導(dǎo)教師：李書琴20080501mallagemem，noodforecaSting，schedulingmanagement甜ldusermanagement，arlds0on．(4)1酞emUadvaIltageofnooddataresourCeofReihebasin，andusesimulationplatfomfortllesimulationofthesystem．ThesiIllulationresultsshowtllatthepredictione仃or

2、is10werthaIl6．09％，a11dtheaccuracyrateis0ver92．4％．Theresultsindicatetllatthesystemobtainslli曲eraccuracyofpredictionth觚otIlerco眥e印artsystems．KEYWOImIS：noodforecaSt，multi-agent，geneticalgoritllIIls，anificialneuraJnet、Vork第一章緒論1．1研究背景與意義雨水降落到地面后，在地面和土層中產(chǎn)生徑流，并沿坡面向河槽匯集，抬高了河槽中的水位，使河槽水量急劇增大，泥沙含量增多，這種現(xiàn)象就是洪水。

3、作為一種常見的自然現(xiàn)象，洪水對人類的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生了重大的影響：一方面，它為河流兩岸的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來豐沛的水源和肥沃的土壤：另一方面，當(dāng)洪水水量超過河道排泄能力時，又會給兩岸居民造成巨大的經(jīng)濟損失。縱觀世界各國，幾乎每年都有大的洪災(zāi)發(fā)生，如何對洪水進行科學(xué)而準(zhǔn)確的預(yù)報，一直是人類長期面臨的歷史課題【lJ。洪澇災(zāi)害是我國損失最為嚴(yán)重的自然災(zāi)害，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和城市化進程的加速，環(huán)境日益惡化，洪災(zāi)面積和損失都呈逐年上升的趨勢，洪水所造成的損失越來越大。洪災(zāi)問題的嚴(yán)峻性、緊迫性在國際上亦不多見。1998年我國發(fā)生了長江全流域性大洪水和嫩江、松花江超歷史記錄的特大洪水，1．8億人次受災(zāi)，死亡415

4、0人，直接經(jīng)濟損失高達(dá)2551億元【2】。汛后水利部組織有關(guān)部門、專家對中國98大洪水進行了認(rèn)真的研究，制定了堤防加固、平垸行洪、退田還湖、移民建鎮(zhèn)和蓄滯洪區(qū)安全建設(shè)等工程性措施，同時充分認(rèn)識到非工程性措施在防洪減災(zāi)中發(fā)揮了防洪工程措施不可替代的作用。綜合利用自動測報、通信、計算機及防汛搶險技術(shù)等一系列高新技術(shù)，建立一個高效、可靠、先進的防汛減災(zāi)指揮決策系統(tǒng)，是整個防洪體系中不可缺少的重要部分。準(zhǔn)確及時的洪水預(yù)報為防洪和蓄水調(diào)度決策提供了科學(xué)依據(jù)，已經(jīng)成為重要的防洪決策支持技術(shù)，作為抵御洪水災(zāi)害的重要非工程性措施，在防汛指揮決策中發(fā)揮著越來越重要的作用。洪水預(yù)報系統(tǒng)是計算機技術(shù)在洪水預(yù)報各環(huán)節(jié)

5、中的一種廣泛應(yīng)用，它將各種計算機軟件有機集成，從而使水情信息處理和預(yù)報作業(yè)更加方便和快捷。由于洪水預(yù)報涉及信息的采集、傳輸、處理、存儲、分析計算等諸多環(huán)節(jié)，洪水預(yù)報系統(tǒng)是這些諸多環(huán)節(jié)的有機整體，因此，先進、實用的洪水預(yù)報系統(tǒng)是做好水文情報預(yù)報工作的重要手段。此外，探索提高洪水預(yù)見期和預(yù)報精度，特別是洪峰和特大洪水的預(yù)報精度的新方法，充分利用水能、水資源等，通過對各種防汛信息的自動采集、實時傳輸、綜合分析和智能處理，及時、正確地實施防汛搶險救災(zāi)指揮調(diào)度，對于有效地減輕洪水災(zāi)害損失，保障人民生命財產(chǎn)安全，具有重大意義。1．2洪水預(yù)報概況及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀根據(jù)洪水形成和運動的規(guī)律，利用過去和現(xiàn)時水文氣

6、象資料，預(yù)測未來一定時段內(nèi)的洪水情況，就是洪水預(yù)報。洪水預(yù)報包括河道洪水預(yù)報、流域洪水預(yù)報、水庫洪水預(yù)2基于多Agent的流域洪水預(yù)報系統(tǒng)研究與應(yīng)用報等，主要預(yù)報項目為：洪峰水位、最大流量、洪峰出現(xiàn)時間和一次洪水總量等【3】。準(zhǔn)確有效的洪水預(yù)報對于流域的防洪減災(zāi)決策具有重要的科學(xué)價值和實際意義，因此國內(nèi)外很多水文學(xué)家和研究學(xué)者都做了深入的研究。1．2．1國外研究現(xiàn)狀M．Fuiita等研究BP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于洪水預(yù)報，得出了離線預(yù)報網(wǎng)絡(luò)性能取決于學(xué)習(xí)樣本的代表性(預(yù)報洪水是樣本的內(nèi)插還是外延)，在線預(yù)報比模糊法要好，區(qū)間預(yù)報也令人鼓舞的結(jié)論【4】；K．T11i九Jlllalaiall和M．c．Deo(

7、1998年)采用BP法、共軛梯度法則等訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對河水位進行實時連續(xù)預(yù)測，并比較了幾種方法的優(yōu)劣15J；美國國家氣象中心使用河流預(yù)報系統(tǒng)(NWSRFS)預(yù)報上游洪水。這個系統(tǒng)由三個概化模型組成：空間被動降雨產(chǎn)流模型、被動土壤濕度描述模型、非常態(tài)線性水庫泄流及河道洪水演進模型【6】。氣象中心擴展K甜m鋤過濾器的使用范圍，假設(shè)預(yù)報不確定性因素主要來自模型參數(shù)估計錯誤和用于模型輸入的觀測性錯誤，發(fā)展