【doc】線性回歸法在潮州供水樞紐水庫枯水期入庫流量預(yù)報中的應(yīng)用

1、線性回歸法在潮州供水樞紐水庫枯水期入庫流量預(yù)報中的應(yīng)用第7期2011年7月廣東水利水電guangdongwaterresourcesandhydropowerno.7ju1.2011線性回歸法在潮州供水樞紐水庫枯水期入庫流量預(yù)報中的應(yīng)用林小麗(廣東省潮州供水樞紐管理處,廣東潮州521011)摘要:根據(jù)韓江流域的特點,結(jié)合潮州供水樞紐水庫實際情況,研究流域水文要素的具體特征,用線性回歸法研究潮州供水樞紐枯水期入庫流量預(yù)報問題,與實測結(jié)果進行對比,該方法有利于提高對枯水期潮州供水樞紐入庫流量預(yù)報的精度,為今后潮州供水樞紐枯水期水庫調(diào)度,航運,生態(tài)用水和發(fā)電規(guī)劃等工作提供參考.關(guān)鍵詞:韓江流域;入庫

2、流量預(yù)報;精度分析中圖分類號:p338.3文獻標(biāo)識碼:b文章編號:10080112(2011)070041021流域自然地理及潮州供水樞紐水庫概況韓江是廣東省第二大河流,發(fā)源于廣東省陸豐與紫金縣交界的烏突山七星崠,沿蓮花山西北側(cè),白兩南向東北流至五華縣琴口匯北琴江,至水寨河口(以上稱琴江)匯五華河后稱梅江,于興寧水口匯寧江,之后流經(jīng)梅縣,梅江區(qū),進人大埔,在三河壩附近與汀江,梅潭河匯合后(稱韓江)折向南流,經(jīng)潮州市進入韓江三角洲分流出海.韓江全長為470km,流域面積為30112km.潮州供水樞紐工程位于粵東韓江下游,其建設(shè)的目標(biāo)是使水庫在保證工程本身的安全以及同時滿足下游的行洪安全和上游回水

3、淹沒制約的前提條件下,合理調(diào)配韓江下游東溪,西溪,北溪的水資源,滿足韓江下游潮州,汕頭(含南澳縣,潮陽市),榕江下游揭陽市部分地區(qū)的灌溉,供水等用水需求,以取得最大的社會效益和經(jīng)濟效益.韓江流域共設(shè)有24個水文,水位監(jiān)測站點(廣東省境內(nèi)共設(shè)有14個),韓江流域水系及河道主要控制站分布見圖1.2三河壩一赤風(fēng)流量相關(guān)分析相關(guān)分析是研究變量間相互關(guān)系的最基本方法,相關(guān)系數(shù)是度量2個變量間的線性相關(guān)強度的統(tǒng)計量,樣本相關(guān)系數(shù)r表達式是:圖1韓江流域水系及河道主要控制站分布(一)(.一)i=l廠=二二二二二=二二二二=二二二二二二=二二/nn()i=1(y一)其中n為樣本容量;,y分別為變量觀察值;,_

4、y分別為變量觀測值的均值.收稿日期:201l一0324:修回日期:20110512作者簡介:林小麗,女,碩士,工程師,主要從事水文預(yù)報,水文計算及水庫調(diào)度工作.?4l?2011年7月第7期林小麗:線性回歸法在潮州供水樞紐水庫枯水期入庫流量預(yù)報中的應(yīng)用n.7j1.2011當(dāng)r的絕對值越趨向于1時,表示相關(guān)關(guān)系越密切;當(dāng)r的絕對值越趨向于0時,表示相關(guān)關(guān)系越不密切;當(dāng)r值在0.50.8時,表示變量問有顯著的線性相關(guān)性,當(dāng)r值在0.8以上時,表示變量間有高度線性相關(guān)性.檢驗樣本相關(guān)是否能代表總體相關(guān),需進行相關(guān)系數(shù)的顯著性檢驗,采用f檢驗法,檢驗步驟為:提出假設(shè):p=0;.:p0計算檢驗的統(tǒng)計量:r

5、-等一)(2)確定顯著水平,若ltl>t2,拒絕;若lti<,接受.其中p為總體相關(guān)系數(shù).潮州供水樞紐工程建成運行后,水庫蓄水位逐漸抬高,庫區(qū)回水水位影響到潮安站水位一流量關(guān)系,故以赤鳳站流量為人庫預(yù)報流量.現(xiàn)以三河壩流量作為樣本變量,赤鳳流量作為樣本變量y,對兩者進行相關(guān)分析.線性相關(guān)分析結(jié)果見表1.表1三河壩一赤鳳的流量變化相關(guān)分析結(jié)果從表1結(jié)果可以看出,樣本相關(guān)系數(shù)r=0.89大于0.8,表明樣本間有高度的線性相關(guān)性.相關(guān)系數(shù)的顯著性檢驗,當(dāng)取0.025,=時,t=1.960,顯然t=61.663大于,說明三河壩流量與赤風(fēng)流量之間存在顯著的正線性相關(guān)關(guān)系.3構(gòu)建三河壩一赤鳳流

6、量線性回歸模型及模型檢驗常用一元線性回歸模型形式如下j:y=o,x+b(3)其中y為因變量;為自變量;n,6分別為參數(shù).常用的一元線性回歸參數(shù)最/1-乘估計方法如下:0_一(一):1(4)b=yn(5)其中r/,為樣本容量.潮州供水樞紐建成運行后,庫水位逐漸抬高,現(xiàn)庫區(qū)回水水位影響了原潮安站的水位流量關(guān)系,經(jīng)過近幾年觀察,可以用三河壩一赤鳳的水位流量相關(guān)關(guān)系作為替代.但由于赤鳳站是新站點,數(shù)據(jù)較少,不能滿足常用水文預(yù)報模型參數(shù)率定的需要,故采用回歸法進行預(yù)?42.報研究,作為其他經(jīng)驗預(yù)報的補充.由于韓江枯水期降雨很少,故一般枯水期在沒有明顯降水的情況下可以對區(qū)間來水忽略不計,而汛期區(qū)間來水影響

7、受上游各大水庫特別是鳳凰水庫的排洪影響較大,為簡化情況,現(xiàn)以三河壩多年流量作為樣本自變量,赤鳳多年流量作為樣本因變量y,用最小二乘法估計參數(shù),建立一元線性回歸模型如下:y:0.64x+134(6)據(jù)此即可根據(jù)上游三河壩流量推算赤鳳站流量,進而得到水庫入庫流量.建立回歸模型后需對模型進行必要的顯著性檢驗,檢驗三河壩多年流量作為樣本自變量與赤鳳多年流量作為樣本因變量y之間線性關(guān)系是否顯著,從而進行變量顯著性檢驗,檢驗步驟如下:提出假設(shè):,=0線性關(guān)系不顯著.計算檢驗的統(tǒng)計量:f(1,n一2)(7)確定顯著水平,并根據(jù)分子自由度1和分母自由度一2查得臨界值f,若f>f,拒絕;若f<f,接

8、受.其中sse為殘差平方和,ssr為回歸平方和.當(dāng).=0.05時,檢驗結(jié)果見表2.表2三河壩一赤風(fēng)的流量線性模型回歸檢驗結(jié)果從表2結(jié)果可以看出,f>f,說明所建模型具有良好的顯著性.4預(yù)報成果分析應(yīng)用建立的回歸模型(6),對2010年赤風(fēng)站數(shù)據(jù)進行預(yù)報分析,結(jié)果見圖2.圖22010年赤鳳站實測流量與預(yù)報流量對比示意(下轉(zhuǎn)第46頁)2011年7月第7期廣東水利水電表4梅南水利樞紐各水庫多年平均年徑流成果及各保證率年徑流量統(tǒng)計值站名葉田梅南藍溪大密集水面積/km多年平均年降水量/mm多年平均年徑流深/mm徑流系數(shù)多年平均年徑流量/萬m多年平均流量/(m?s)徑流模數(shù)/(10一m-s?km一)

9、年徑流變差系數(shù)c.31.0434.424.9525.73l607.71536.41478.31455.5827.8771.6725.9707.9o.510.500.490.492569.42654.41811.01821.40.810.840.570.5826.224.523.022.40.35o.350.410.393產(chǎn)水量檢驗綜合上述計算分析的各水庫年徑流成果,作為本次后備飲用水源工程水文復(fù)核的最后成果,并將該成果與2010年實測成果進行合理性分析,得出2010年實測資料與分析值相對誤差統(tǒng)計表(見表5),從表5統(tǒng)計的相對誤差可以認為,本次計算結(jié)果在合理范圍之內(nèi),計算成果合理可靠.表5201

10、0年實測資料與分析值相對誤差統(tǒng)計2010年實測資料查算相關(guān)關(guān)系曲線相對誤差/%站名萼年徑/m流m深年/徑j(luò)流m量3年徑/m流m深年水量/萬m流深4結(jié)論梅南水利樞紐工程多年平均年徑流量為8856萬m,能滿足規(guī)劃需水量要求.按生態(tài)工業(yè)園,梅州新城區(qū)的定位,目前規(guī)劃年需水量為2750萬m,遠期規(guī)劃年需水量為6580萬m.梅南水利樞紐建成后,既解決了梅南鎮(zhèn)等沿江經(jīng)濟帶生活用水及工業(yè)用水,又有利于梅州城區(qū)和畬江工業(yè)園經(jīng)濟的長期發(fā)展.所以,梅南水利樞紐工程是梅州城區(qū)理想的后備水源工程.參考文章:1梅州市人民政府辦公室.關(guān)于印發(fā)梅州城區(qū)后備飲用水源規(guī)劃的通知z.梅州:梅州市人民政府,2009.2廣東省水文局

11、梅州分局.梅州城區(qū)后備飲用水源水文復(fù)核成果報告r.梅州:廣東省水文局梅州分局,2011.3廣東省水文圖集m.廣州:廣東省水文局,1991.(本文責(zé)任編輯王瑞蘭)(上接第42頁)從圖2可以看出,當(dāng)流量q<1000m/s時,預(yù)報誤差小于10%,當(dāng)1000m/s<流量q<3000m/s時,預(yù)報誤差小于20%.5結(jié)語潮州供水樞紐庫容較小,對洪水的調(diào)蓄作用不大,主要在于合理調(diào)配東西溪流量,發(fā)揮供水,發(fā)電,航運和環(huán)境保護等積極作用,因此,提高枯水期水文預(yù)報精度尤為重要.根據(jù)天然河道洪水波運動原理,在分析實測河段上下游斷面水位過程線的同位相水位之間的定量關(guān)系及?46?其傳播速度的變化規(guī)律的基礎(chǔ)上,建立經(jīng)驗回歸關(guān)系,據(jù)此進行預(yù)報