基于小波的分析邯鄲山區(qū)水文特性的分析和預(yù)測(cè)

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1、分類(lèi)號(hào)：S275密級(jí)：公開(kāi)UDC：?jiǎn)挝淮a：10076工學(xué)碩士學(xué)位論文基于小波分析的邯鄲山區(qū)水文特性分析與預(yù)測(cè)作者姓名：王曉琳指導(dǎo)教師：郭鳳臺(tái)申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：工學(xué)碩士學(xué)科專(zhuān)業(yè)：農(nóng)業(yè)水土工程所在單位：水電學(xué)院授予學(xué)位單位：河北工程大學(xué)ADissertationSubmittedtoHebeiUniversityofEngineeringFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringTheanalysisandpredictionofhydrologicalcharacteristicsbasedonWaveletAnalysisinHandanmoun

2、tainareaCandidate：WangXiaolinSupervisor：GuoFengtaiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：AgriculturalWater-SoilEngineeringCollege/Department：WaterConservancyandHydropowerCollegeHebeiUniversityofEngineeringMay,2012獨(dú)創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任

3、何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得河北工程大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解河北工程大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)河北工程大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子文檔。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說(shuō)明）學(xué)位論文作者

4、簽名：簽字日期：年月日導(dǎo)師簽名：簽字日期：年月日摘要摘要水文學(xué)是一門(mén)以數(shù)據(jù)為研究基礎(chǔ)的學(xué)科領(lǐng)域，這些數(shù)據(jù)是由水文工作者經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期觀測(cè)與實(shí)踐所積累的，數(shù)據(jù)里包含了氣候、地理等自然界的變化規(guī)律和其相互影響機(jī)制以及相應(yīng)水文要素對(duì)人類(lèi)活動(dòng)響應(yīng)等多種信息。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，小波分析、分形理論和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等各種非線(xiàn)性方法逐步發(fā)展并日漸成熟。由于小波具有自動(dòng)可變的“時(shí)-頻”窗，從而具有多時(shí)間尺度分辨功能；分形被稱(chēng)為真正的幾何學(xué)，是判定序列復(fù)雜性適宜的定量指標(biāo)；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)功能，能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)的線(xiàn)性統(tǒng)計(jì)模型的一系列缺點(diǎn)；所以上述各非線(xiàn)性方法在水文水資源學(xué)科得到了廣泛應(yīng)用。本論文采

5、用小波分析、分形理論和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等非線(xiàn)性方法為基本技術(shù)手段，通過(guò)上述各方法之間的組合和耦合，首次對(duì)邯鄲地區(qū)各山區(qū)近45年的降雨序列，進(jìn)行了多尺度下周期性與復(fù)雜性變化特性的分析，選取漳河山區(qū)劉匡區(qū)間為典型區(qū)域，在對(duì)該區(qū)域年降雨和年徑流進(jìn)行多尺度相關(guān)性分析的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了該區(qū)域的年徑流量的預(yù)測(cè)模型，并進(jìn)行了模型驗(yàn)證。通過(guò)Morlet小波分析和計(jì)算，得出邯鄲山區(qū)年降水量過(guò)程明顯存在以5年、9年左右變化的主要周期，并存在3年左右尺度的周期變化。通過(guò)分析可以得知，小波系數(shù)變化所表征的年降雨量變化，能較真實(shí)反應(yīng)年降雨在時(shí)間和領(lǐng)域范圍中豐、枯變化的特性以及演變的趨勢(shì)。分別以Daubechie

6、s7離散小波和信息量系數(shù)組合為評(píng)價(jià)指標(biāo)和以Daubechies7連續(xù)小波和頻譜指數(shù)組合為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)各邯鄲山區(qū)的降雨過(guò)程進(jìn)行了不同評(píng)價(jià)指標(biāo)下的復(fù)雜性估算。計(jì)算指標(biāo)的不同，各個(gè)水文序列復(fù)雜程度也有其相應(yīng)的表征。兩組指標(biāo)計(jì)算的結(jié)果最終顯示，滏陽(yáng)河山區(qū)降雨過(guò)程較漳河山區(qū)的復(fù)雜性較高。在Morlet小波變換的基礎(chǔ)上，運(yùn)用相關(guān)分析法和顯著性檢驗(yàn)法，揭示在不同時(shí)間尺度下典型區(qū)域各水文時(shí)序間的相互關(guān)系。結(jié)果表明，典型區(qū)域的年降雨序列和年徑流序列有較好的相關(guān)性。基于Daubechies7小波BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合模型，選取漳河山區(qū)劉匡區(qū)間為典型區(qū)域，構(gòu)建了該區(qū)域的小波人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合模型，并對(duì)研究區(qū)間的年

7、徑流進(jìn)行了模擬預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果良好。關(guān)鍵詞：小波分析，水文序列，復(fù)雜性，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，分析預(yù)測(cè)I河北工程大學(xué)研究生學(xué)位論文AbstractHydrologyisasubjectareawhichisbasedonstudiesoflargequantitiesofdata，Thesedataareaccumulatedthroughlong-termobservationandpracticebythehydrologists，Thedataincludes