等维新息径向基神经网络模型在需水预测中的应用

针对现有需水预测模型进行多周期预测时存在误差随预测周期延长而累积、抗随机因素干扰能力不足等问题,提出动态等维新息径向基神经网络模型,采用聚类方法进行网络学习,并将其应用于东莞市年需水量预测中。结果表明:动态等维新息径向基神经网络模型相对于基本径向基神经网络模型具有更高的预测精度,并且预测误差不会随着预测周期的延长而累积。     

基于GRNN神经网络的参考作物腾发量预测

参考作物腾发量是估算作物蒸发蒸腾量的关键参数,它的准确预测对提高作物需水预报精度具有十分重要的意义。由于参考作物腾发量与各气象因子呈非线性关系,将GRNN神经网络引用于参考作物腾发量预测中,并以铁岭市为例,对比分析了GRNN模型与BP模型的预测结果。分析表明：GRNN模型不仅训练速度快,还具有比BP模型更高的预测精度、逼近性和稳定性。     

基于混沌遗传程序设计的参考作物腾发量预测模型

利用混沌算法的全局空间寻优性能和遗传程序设计的结构自动寻优功能，建立了基于混沌遗传程序设计的参考作物腾发量预测模型。设计多组数字实验，研究输入因子间相关性对模型预测准确性的影响。预测结果与PenmanMontieth方法计算结果比较表明，该模型以混沌算法优化模型中的参数，在一定程度上解析其他模型可能因为其中的参数未能达到最优而被淘汰的问题。适应性强，精度高，为参考作物腾发量的预测提供了新的有效方法。     

投影寻踪门限自回归模型在水稻单产变化预测中的应用

由于受气象、人为等因素的影响,为水稻单产变化时序这类非线性系统,提出了投影寻踪门限自回归（PPTAR）模型.用自相关分析技术确定预测因子,构造了新的投影指标函数,用门限自回归（TAR）模型描述投影值与预测对象间的非线性关系,并用基于实数编码的加速遗传算法优化投影指标函数和TAR模型参数.实例的计算结果表明,用PPTAR模型预测水稻单产变化时序是可行和有效的.PPTAR模型简便、适用性强,克服了目前投影寻踪方法计算量大、编程实现困难的缺点,有助于投影寻踪方法的推广应用,为解决非线性时序复杂预测问题提供了新的途径.     

年最大洪峰流量群居蜘蛛优化投影寻踪预测模型

年最大洪峰流量预测,受较多的复杂因素的影响,不确定性较强,用常规统计方法做出准确预报具有较大困难。从水文序列本身出发,提出将投影回归模型应用于年最大洪峰流量预测,为了更好获得投影寻踪模型参数和预测精度,提出了运用延迟相关系数法确定回归预测因子、群居蜘蛛算法优化投影寻踪模型最佳投影方向参数a、利用最小二乘法确定多项式的权系数c、岭函数个数M的群居蜘蛛优化投影寻踪年最大洪峰流量预测模型,结合长江宜昌站(1882年-2004年)的年最大洪峰流量资料进行实例预测,训练阶段平均绝对相对误差为8.61%,预测阶段平均绝对相对误差为10.51%,该模型预测效果较好,模型结果稳定,可有效应用于年最大洪峰流量预测。     

参考作物腾发量的混沌性识别及预测

本文应用饱和关联维数法对海河流域张北站从1966~2005年50年的参考作物腾发量序列进行混沌性识别,结果表明该序列存在一定的混沌特性。同时,运用自相关函数法和饱和关联维数法确定了该序列重构相空间的嵌入维数和延迟时间,并在此基础上进行了相空间的重构。建立了混沌局域法预测模型对相空间的演化进行了计算,实现了参考作物腾发量的预测,并与时间序列自回归(AR)模型和基于气象资料的BP神经网络模型预测结果进行了比较。结果表明,预测效果比BP网络模型稍差,但明显优于AR模型。这为解决缺乏气象资料地区参考作物腾发量预测问题提供了新的思路。     

基于灰色组合模型的参考作物腾发量预测

参考作物腾发量 (ET0)是制定灌溉用水计划、水量分配计划的最基本、最重要内容之一,其精确预测可以提高灌溉预报的精度.针对GM(1,1)模型在原始数据变化幅度较大且趋势不明显时预测效果差的情况,提出了用人工神经网络对GM(1,1)模型的残差系列进行修正的组合模型,并将其应用于鞍山地区参考作物腾发量预测中.预测结果表明,该方法具有较高的预测精度,同时也指出了其存在的不足之处,有待今后加以解决,以进一步提高其预测的稳定性.     

基于投影寻踪动态聚类法的水库水质评价模型

水质评价是水库水资源管理与决策的重要前提。为此,引入动态聚类的思想,将投影寻踪方法与动态聚类方法进行耦合,提出了投影寻踪动态聚类方法;基于对样本的各影响指标的线性投影和动态聚类方法寻找到的最佳投影方向,建立了相应的水库水质评价模型。实例应用结果表明,该模型与传统模型相比,具有根据决策者对某个(些)指标的偏好进行分类、无需给定人为参数以及方便客观的优点,有较好的应用前景。     

大坝变形预测的径向基函数网络模型

在大坝变形预测中,运用人工神经网络模型进行预测分析已较为广泛,目前使用最多的是BP网络模型,但由于存在计算量巨大,且易出现局部极小和收敛慢等缺点,为此建立了大坝变形预测的径向基函数神经网络模型,并与改进的BP网络模型进行比较.实例表明,径向基函数模型具有良好的泛化能力,克服了BP模型的局部极小和收敛慢等缺陷,在预测精度及训练速度方面显著优于BP模型,具有一定的推广价值.     

参考作物腾发量空间分形特征初探

受作物本身生理机制以及近地层气象因子非线性、非平稳化随机变化的影响，参考作物腾发量在空间尺度上呈随机分布。基于此，本文运用分形理论，研究了参考作物腾发量空间分形特征，结果表明参考作物腾发量在一定空间尺度范围内存在一无标度区间，在该无标度区间内参考作物腾发量具有自相似特点。将此方法运用于湖南省参考作物腾发量空间分形特征研究，取得了满意结果，该方法为有资料地区参考作物腾发量成果推广和移植至无资料地区提供了一定的理论依据。     

黑龙江省参考作物蒸散量变化及气象因子分析

为研究中纬度寒区参考作物蒸散量时空变化及影响因子变化,揭示参考作物蒸散量与各气象因子间响应关系,基于黑龙江省34个标准气象站点数据资料,运用Penman-Monteith公式方法计算逐日参考作物蒸散量。利用累积距平、气候倾向率、趋势分析和突变检验、Hurst指数方法,分析了黑龙江省参考作物蒸散量时空变化特征及气象因子间响应关系,明确了产生差异性的主要原因。结果表明:整体上,黑龙江省1990—2019多年平均参考作物蒸散量呈下降趋势;春季相对湿度是影响参考作物蒸散量变化的主要气象因子,而冬季影响参考作物蒸散量较大的气象因子是平均气温;全省高蒸散区集中在以泰来为中心的西南部,低蒸散区集中在以呼中为中心的西北部;风速和气温是影响黑龙江省南部地区参考作物蒸散量变化的主要气象因素,相对湿度是影响北部地区参考作物蒸散量变化的主要气象因素;对未来变化趋势预测表明,黑龙江省Hurst指数为0.60~0.69,说明未来参考作物蒸散量变化呈与现在相同的下降趋势且具有一定持续性。     

Future Scenarios of Surface Water Resources Availability in North African Dams

Climate change may have strong impacts on water resources in developing countries. In North Africa, many dams and reservoirs have been built to secure water availability in the context of a strong inter-annual variability of precipitation. The goal of this study is to evaluate climate change impacts on surface water resources for the largest dams in Algeria, Morocco and Tunisia using high-resolution (12 km) regional climate models (RCM) simulations. To evaluate the atmospheric demand (evapotranspiration), two approaches are compared: The direct use of actual evaporation simulated by the RCMs, or estimation of reference evapotranspiration computed with the Hargreaves-Samani (HAR) equation, relying on air temperature only, and the FAO-Penman Monteith (PM) equation, computed with temperature, wind, radiation and relative humidity. Results showed a strong convergence of the RCM simulations towards increased temperature and a decrease in precipitation, in particular during spring and the western part of North Africa. A decrease in actual evapotranspiration, highly correlated to the decrease in precipitations, is observed throughout the study area. On the opposite, an increase in reference evapotranspiration is observed, with similar changes between HAR and PM equations, indicating that the main driver of change is the temperature increase. Since the catchments are rather water-limited than energy-limited, despite opposite projections for actual and reference evapotranspiration a decrease of water availability is projected for all basins under all scenarios, with a strong east-to-west gradient. The projected decrease is stronger when considering reference evapotranspiration rather than actual evaporation. These pessimistic future projections are an incentive to adapt the current management of surface water resources to future climatic conditions.     

基于改进遥感蒸散模型的西南地表蒸散研究

基于卫星遥感资料以及气象站点数据,利用基于地表净辐射、植被指数、月平均气温和月温差的混合型线性双源遥感蒸散模型估算了我国西南地区地表蒸散量,并与MODIS数据作对比验证。结果表明:改进后的遥感蒸散模型估算的蒸散值与MODIS监测的值具有很好相关性,其模拟精度依次为:秋季冬季夏季春季。利用改进后的模型研究了西南地表蒸散,发现近20 a来该地区实际蒸散呈现明显的增加趋势,春、夏两季蒸散量较大,占全年总量的62.3%,春季由东南向西北递减,广西大部分地区以及云南南部实际蒸散量较大,而川西则较小;夏季与秋季呈现由东向西递减的趋势,由广西、贵州、重庆向云南和四川递减;冬季则呈现由南向北递减的规律。     

淮河流域蒸散发能力估算研究

蒸散发能力是水文模型的重要输入项,合理估算流域蒸散发能力直接影响流域产流量的计算精度。选取淮河息县以上流域为研究区,构建考虑土壤蒸发和植物散发的分布式双源蒸散发能力计算模型,并将能逐日动态模拟叶面积指数的植物生长模型与其集成,以日为时间尺度,基于流域土地利用、气象和植物生长资料,计算了2000-2008年研究区每个1 km×1 km栅格的蒸散发能力,并将蒸发皿所在网格的蒸散发能力计算值与蒸发皿观测得到的水面蒸发值进行了相关性分析。结果表明:模型计算的蒸散发能力能较好地反映流域实际蒸散发能力,可以为分布式水文模型提供蒸散发能力输入资料。研究成果为淮河流域蒸散发能力的计算提供了新的途径,对其它流域蒸散发能力的计算也具有参考价值。     

利用SPAC模型对冬小麦蒸散发的研究

根据SPAC模型对不同灌水处理下冬小麦返青至成熟期田间水热传输及转化规律的数值模拟结果，拟合了根据地表以下1m土层贮水量和参考作物腾发量进行农田蒸散发估算的经验公式。利用经验公式和SPAC模型对不同灌水处理和不同潜水埋深下冬小麦返青至成熟期的蒸散发进行了计算，结果吻合良好。     

分布式双源蒸散发模型及其在南广河流域运用研究

鉴于传统蒸散发模型基于单点计算,不能考虑流域下垫面条件对蒸散发影响的局限性,利用卫星遥感数据源,以四川境内的南广河流域作为研究对象,构建基于栅格单元的分布式双源蒸散发模型,实现研究区域蒸散发时空全过程计算。研究表明:基于遥感数据源的区域蒸散发计算值与蒸发站点实测蒸发值具有较好的一致性和相关性,相关系数为0.744,在相似的气象和下垫面条件下,蒸散发能力排序为:林地>灌木丛>水田>旱地>草地,模型研究成果对于流域蒸散发空间计算,以及定量分析土地利用变化对流域蒸散发影响提供一定的参考价值。     

基于信息熵原理的作物需水空间相似性分析

根据区域空间作物需水观测站点具有信息传输的特性，运用信息熵原理研究了它们之间的信息有向传输问题，并运用聚类分析法进一步研究了作物需水相似性区间，初步揭示了作物需水空间分布的结构特征。上述方法运用于湖南省83个观测站作物需水空间分布规律研究中，取得了满意的结果。     

作物需水量计算研究进展

评述了作物需水量的计算,并着重分析了基于参考作物蒸发蒸腾量计算作物需水量的方法.提出了作物系数、土壤水分修正系数需要进一步研究的观点,并指出作物系数不但随作物生长发育时间而变化,也受气温和土壤水分状况累积效应的影响,土壤水分修正系数也有建立包含作物根系深度等因素的计算模型的必要.     

基于SWAT模型的秦淮河流域气候变化水文响应研究

为了解气候变化对水文水资源的影响机理,以秦淮河流域为研究区构建SWAT模型,使用SWAT-CUP对模型进行参数敏感性分析、率定及验证,并采用任意假设法设计未来气候情景,分析温度及降雨变化对流域径流及实际蒸散发量的影响。结果表明:模型在月径流模拟中具有较高的精度,适用于秦淮河流域气候变化下的水文响应研究;气温降低或降雨量上升都会引起流域径流量增加,反之则减少;实际蒸散发量与降雨量正相关,而实际蒸散发量对气温变化的响应不明显;平水年径流量对降雨量变化的响应较强,枯水年径流量对温度变化的响应较强;枯水年实际蒸散发量对降雨量变化的响应较强。     

基于互补相关的乌江流域实际蒸散量分布式模拟

为了提高气候变化下估算乌江流域陆面实际蒸散量的精度,利用乌江流域气象和水文数据,在蒸散互补原理基础上建立用常规气象资料估算流域实际蒸散量的模型。模拟结果显示:该模型能将乌江流域多年平均实际蒸散量的相对误差控制在5%以内;在充分考虑地形起伏等下垫面不均匀的条件下,将估算模型中各分量的分布式模拟结果与估算模型耦合,实现了乌江流域实际蒸散量的分布式模拟;该模型更加精细地表现了流域实际蒸散量的空间变化情况,发现其在空间分布上呈显著的西高东低的分布趋势;在时间变化上,1961-2010年间乌江流域实际蒸散量在总体上表现为下降趋势,降幅为5.08 mm/(10 a),但是2000年以后实际蒸散量有较为明显的上升趋势;日照时数及相对湿度的上升是造成实际蒸散量产生以上变化的主要原因。研究结果可为水资源评价、农业气候区划制定等提供参考。