【doc】线性回归法在潮州供水枢纽水库枯水期入库流量预报中的应用

1、线性回归法在潮州供水枢纽水库枯水期入库流量预报中的应用第7期2011年7月广东水利水电guangdongwaterresourcesandhydropowerno.7ju1.2011线性回归法在潮州供水枢纽水库枯水期入库流量预报中的应用林小丽(广东省潮州供水枢纽管理处,广东潮州521011)摘要:根据韩江流域的特点,结合潮州供水枢纽水库实际情况,研究流域水文要素的具体特征,用线性回归法研究潮州供水枢纽枯水期入库流量预报问题,与实测结果进行对比,该方法有利于提高对枯水期潮州供水枢纽入库流量预报的精度,为今后潮州供水枢纽枯水期水库调度,航运,生态用水和发电规划等工作提供参考.关键词:韩江流域;入库

2、流量预报;精度分析中图分类号:p338.3文献标识码:b文章编号:10080112(2011)070041021流域自然地理及潮州供水枢纽水库概况韩江是广东省第二大河流,发源于广东省陆丰与紫金县交界的乌突山七星岽,沿莲花山西北侧,白两南向东北流至五华县琴口汇北琴江,至水寨河口(以上称琴江)汇五华河后称梅江,于兴宁水口汇宁江,之后流经梅县,梅江区,进人大埔,在三河坝附近与汀江,梅潭河汇合后(称韩江)折向南流,经潮州市进入韩江三角洲分流出海.韩江全长为470km,流域面积为30112km.潮州供水枢纽工程位于粤东韩江下游,其建设的目标是使水库在保证工程本身的安全以及同时满足下游的行洪安全和上游回水

3、淹没制约的前提条件下,合理调配韩江下游东溪,西溪,北溪的水资源,满足韩江下游潮州,汕头(含南澳县,潮阳市),榕江下游揭阳市部分地区的灌溉,供水等用水需求,以取得最大的社会效益和经济效益.韩江流域共设有24个水文,水位监测站点(广东省境内共设有14个),韩江流域水系及河道主要控制站分布见图1.2三河坝一赤风流量相关分析相关分析是研究变量间相互关系的最基本方法,相关系数是度量2个变量间的线性相关强度的统计量,样本相关系数r表达式是:图1韩江流域水系及河道主要控制站分布(一)(.一)i=l厂=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为样本容量;,y分别为变量观察值;,_

4、y分别为变量观测值的均值.收稿日期:201l一0324:修回日期:20110512作者简介:林小丽,女,硕士,工程师,主要从事水文预报,水文计算及水库调度工作.?4l?2011年7月第7期林小丽:线性回归法在潮州供水枢纽水库枯水期入库流量预报中的应用n.7j1.2011当r的绝对值越趋向于1时,表示相关关系越密切;当r的绝对值越趋向于0时,表示相关关系越不密切;当r值在0.50.8时,表示变量问有显着的线性相关性,当r值在0.8以上时,表示变量间有高度线性相关性.检验样本相关是否能代表总体相关,需进行相关系数的显着性检验,采用f检验法,检验步骤为:提出假设:p=0;.:p0计算检验的统计量:r

5、-等一)(2)确定显着水平,若ltl>t2,拒绝;若lti<,接受.其中p为总体相关系数.潮州供水枢纽工程建成运行后,水库蓄水位逐渐抬高,库区回水水位影响到潮安站水位一流量关系,故以赤凤站流量为人库预报流量.现以三河坝流量作为样本变量,赤凤流量作为样本变量y,对两者进行相关分析.线性相关分析结果见表1.表1三河坝一赤凤的流量变化相关分析结果从表1结果可以看出,样本相关系数r=0.89大于0.8,表明样本间有高度的线性相关性.相关系数的显着性检验,当取0.025,=时,t=1.960,显然t=61.663大于,说明三河坝流量与赤风流量之间存在显着的正线性相关关系.3构建三河坝一赤凤流

6、量线性回归模型及模型检验常用一元线性回归模型形式如下j:y=o,x+b(3)其中y为因变量;为自变量;n,6分别为参数.常用的一元线性回归参数最/1-乘估计方法如下:0_一(一):1(4)b=yn(5)其中r/,为样本容量.潮州供水枢纽建成运行后,库水位逐渐抬高,现库区回水水位影响了原潮安站的水位流量关系,经过近几年观察,可以用三河坝一赤凤的水位流量相关关系作为替代.但由于赤凤站是新站点,数据较少,不能满足常用水文预报模型参数率定的需要,故采用回归法进行预?42.报研究,作为其他经验预报的补充.由于韩江枯水期降雨很少,故一般枯水期在没有明显降水的情况下可以对区间来水忽略不计,而汛期区间来水影响

7、受上游各大水库特别是凤凰水库的排洪影响较大,为简化情况,现以三河坝多年流量作为样本自变量,赤凤多年流量作为样本因变量y,用最小二乘法估计参数,建立一元线性回归模型如下:y:0.64x+134(6)据此即可根据上游三河坝流量推算赤凤站流量,进而得到水库入库流量.建立回归模型后需对模型进行必要的显着性检验,检验三河坝多年流量作为样本自变量与赤凤多年流量作为样本因变量y之间线性关系是否显着,从而进行变量显着性检验,检验步骤如下:提出假设:,=0线性关系不显着.计算检验的统计量:f(1,n一2)(7)确定显着水平,并根据分子自由度1和分母自由度一2查得临界值f,若f>f,拒绝;若f<f,接

8、受.其中sse为残差平方和,ssr为回归平方和.当.=0.05时,检验结果见表2.表2三河坝一赤风的流量线性模型回归检验结果从表2结果可以看出,f>f,说明所建模型具有良好的显着性.4预报成果分析应用建立的回归模型(6),对2010年赤风站数据进行预报分析,结果见图2.图22010年赤凤站实测流量与预报流量对比示意(下转第46页)2011年7月第7期广东水利水电表4梅南水利枢纽各水库多年平均年径流成果及各保证率年径流量统计值站名叶田梅南蓝溪大密集水面积/km多年平均年降水量/mm多年平均年径流深/mm径流系数多年平均年径流量/万m多年平均流量/(m?s)径流模数/(10一m-s?km一)

9、年径流变差系数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产水量检验综合上述计算分析的各水库年径流成果,作为本次后备饮用水源工程水文复核的最后成果,并将该成果与2010年实测成果进行合理性分析,得出2010年实测资料与分析值相对误差统计表(见表5),从表5统计的相对误差可以认为,本次计算结果在合理范围之内,计算成果合理可靠.表5201

10、0年实测资料与分析值相对误差统计2010年实测资料查算相关关系曲线相对误差/%站名萼年径/m流m深年/径j流m量3年径/m流m深年水量/万m流深4结论梅南水利枢纽工程多年平均年径流量为8856万m,能满足规划需水量要求.按生态工业园,梅州新城区的定位,目前规划年需水量为2750万m,远期规划年需水量为6580万m.梅南水利枢纽建成后,既解决了梅南镇等沿江经济带生活用水及工业用水,又有利于梅州城区和畲江工业园经济的长期发展.所以,梅南水利枢纽工程是梅州城区理想的后备水源工程.参考文章:1梅州市人民政府办公室.关于印发梅州城区后备饮用水源规划的通知z.梅州:梅州市人民政府,2009.2广东省水文局

11、梅州分局.梅州城区后备饮用水源水文复核成果报告r.梅州:广东省水文局梅州分局,2011.3广东省水文图集m.广州:广东省水文局,1991.(本文责任编辑王瑞兰)(上接第42页)从图2可以看出,当流量q<1000m/s时,预报误差小于10%,当1000m/s<流量q<3000m/s时,预报误差小于20%.5结语潮州供水枢纽库容较小,对洪水的调蓄作用不大,主要在于合理调配东西溪流量,发挥供水,发电,航运和环境保护等积极作用,因此,提高枯水期水文预报精度尤为重要.根据天然河道洪水波运动原理,在分析实测河段上下游断面水位过程线的同位相水位之间的定量关系及?46?其传播速度的变化规律的基础上,建立经验回归关系,据此进行预报