發(fā)布時間：2018-11-03 21:51

【摘要】：錢塘江大潮聞名天下,然而洶涌的大潮對兩岸人民的生命財產(chǎn)安全及沿江工程設施構成嚴重的威脅。準確地預測出錢塘江大潮的高潮位、到潮時間和年極值高潮位對錢塘江水資源優(yōu)化管理和防潮減災管理進行科學地決策具有十分重要的意義。由于錢塘江大潮受到水文、氣象等隨機不確定性因素的影響,導致其水文資料表現(xiàn)出一些隨機性和非線性的特征,因而增加了錢塘江潮汐預報的難度。對于非線性系統(tǒng)研究,灰色系統(tǒng)理論具有一定的優(yōu)勢。論文首次基于灰色系統(tǒng)理論,根據(jù)錢塘江沿江水文站點的歷史水文資料對錢塘江潮汐預報技術進行了研究,具體內容如下:1)根據(jù)鹽官水文站歷史高潮位時間序列建立了灰色GM(1,1)模型,在此模型基礎上結合了馬爾可夫鏈建立了高潮位灰色馬爾可夫模型,分別對高潮位的預測結果表明灰色馬爾可夫模型在高潮位預測中具有較高的精度。并將灰色馬爾可夫模型應用在閘口水文站整個月內的高潮位預報中,取得了較好的結果。2)對于錢塘江涌潮的到潮時間預報,提出了涌潮檢測和傳播時延預測的分段預報方法。根據(jù)涌潮到達前后時刻水位和流速的變化特征來檢測涌潮是否到達。進一步研究了直接根據(jù)涌潮傳播時延歷史數(shù)據(jù)建模預測和對原始數(shù)據(jù)采用弱化緩沖算子變換后再建模預測,預測結果表明采用弱化緩沖算子變換后建模能有效地排除系統(tǒng)受到的干擾,提高涌潮傳播時延預測的精度。3)針對錢塘江年極值高潮位歷史數(shù)據(jù)頻繁波動的特點,根據(jù)灰色系統(tǒng)理論中的拓撲預測方法對年極值高潮位預測進行研究。根據(jù)澉浦水文站1951-2002年的年極值高潮位歷史數(shù)據(jù)建立了灰色拓撲預測模型,預測了未來年份(2003-2021年)的極值高潮位變化,預測結果與已知年份(2003-2014年)的實測年極值高潮位接近或位于極值高潮位的預測區(qū)間。后續(xù)年份的極值高潮位預測值可以提前為防范潮災等自然災害作一定的參考。論文基于灰色系統(tǒng)理論的相關預測方法分別對錢塘江潮汐的高潮位、到潮時間和年極值高潮位預報做了研究,取得了較好的結果。該理論預報方法建模方便、預測精度較高,可以為提高錢塘江潮汐信息化預報系統(tǒng)的準確度和可靠性提供一定的理論基礎。
[Abstract]:The Qiantang River is famous all over the world, but the surging tide poses a serious threat to the lives and property of the people on both sides of the strait and to the engineering facilities along the river. The high tide level of Qiantang River is predicted accurately. It is very important for the optimal management of water resources of Qiantang River and the management of dampproof and disaster reduction to make scientific decision on the time to tide and annual extreme high tide level. Due to the influence of hydrology, meteorology and other random uncertain factors, the hydrological data of Qiantang River show some characteristics of randomness and nonlinearity, which makes it more difficult to forecast the tide of Qiantang River. For the study of nonlinear systems, the grey system theory has some advantages. Based on the grey system theory and the historical hydrological data of the Qiantang River hydrological station, the tide forecasting technology of Qiantang River is studied for the first time in this paper. The main contents are as follows: 1) based on the historical high tide time series of Yanguan Hydrological Station, the grey GM (1K1) model is established, and on the basis of this model, the grey Markov model of high tide level is established by combining the Markov chain. The prediction results of high tide level show that the grey Markov model has a high accuracy in the prediction of high tide level. The grey Markov model is applied to the prediction of the high tide level in the whole month at the sluice gate hydrologic station. 2) for the forecast of tidal time of the Qiantang River bore tide, A piecewise prediction method for tidal bore detection and propagation time delay prediction is proposed. According to the characteristics of water level and velocity before and after the arrival of the tidal bore, the arrival of the tidal bore is detected. Furthermore, the modeling and prediction based on the historical data of tidal bore propagation and the transformation of weakening buffer operator for the original data are studied. The prediction results show that the modeling using the weakening buffer operator transform can effectively eliminate the interference of the system and improve the accuracy of the prediction of tidal bore propagation delay. 3) in view of the characteristics of frequent fluctuations in the historical data of annual extreme high tide level in Qiantang River, Based on the topological prediction method of grey system theory, the prediction of annual extreme high tide level is studied. Based on the historical data of annual extreme high tide level from 1951 to 2002, a grey topological prediction model is established to predict the variation of extreme high tide level in future years (2003-2021). The predicted results are close to or located in the prediction interval of the maximum annual high tide level in known years (2003-2014). The prediction value of extreme value and high tide level in the following years can be used as a reference for the prevention of natural disasters such as tidal disasters. Based on the grey system theory, this paper studies the prediction of high tide level, tide-to-tide time and annual extreme tide level of Qiantang River respectively, and obtains good results. The theoretical prediction method is convenient to model and has high prediction accuracy. It can provide a theoretical basis for improving the accuracy and reliability of the Qiantang River tidal information forecasting system.
【學位授予單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P731.34

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本文編號：2309145