流域水文模拟理论与方法研究

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1、华中科技大学博士学位论文流域水文模拟理论与方法研究姓名：康玲申请学位级别：博士专业：水利水电工程指导教师：吴中如;王乘20040420华中科技大学博士学位论文自组织神经网络算法，根据学习情况自动合并无用的冗余节点，自动调整网络中隐含层神经元的数目，最后得到一个合适的神经网络结构。第五章:提出了Volterra神经网络水文模型(VNNH)，克服了Volterra模型求解高阶核函数的困难。根据本论文建立的自组织神经网络模型，确定了VNNH模型隐含层神经元数目的优化方法。设计了一种多项式的激活函数，并根据流域的单位线确定了VNNH模型网络连

2、接权的初值。应用实例表明，VNNH模型可以很好地适用于高阶水文非线性系统。第六章:提出了洪水波神经网络模型，运用神经网络从河道实测洪水数据中“挖掘”其中所包含的洪水波运动规律，根据学习训练后的神经网络权值反演扩散波方程，并预测河道下断面的流量过程。应用实例表明，建立的洪水波神经网络模型，能较好的描述扩散波的运动规律。这种方法只需要水文数据，克服了传统水力学方法需要大量河道地形资料的限制。第七章:提出了河道洪水演进遗传模拟退火算法，在遗传算法中融入模拟退火算法，克服了简单遗传算法的早熟问题以及模拟退火算法搜索较盲目的缺陷，将遗传模拟退火

3、算法应用于Muskingum模型参数优化中，以计算流量与实测流量的拟合误差最小为优化准则，直接优选流量演算参数，应用实例表明，该方法具有精度高、适应性强的特点。第八章:全面系统地总结了本文的研究成果，并提出有待进一步研究的问题。关键词:水文系统，降雨一径流模型，数字高程模型，地理信息系统，人工神经网络，Volterra泛函级数，遗传算法，模拟退火算法。卜-一一.~~~~~~，，.网，‘..‘，，....户.n华中科技大学博士学位论文AbstractWateristhelifesourceoftheearth-biologicalsys

4、tem.Withglobalclimatechangeandhumanactivities,inwaterresourcesengineering,themajorconcernisgiventotwotopics,floodanddrought.Andhence,itextendstowaterpollutionandwaterenvironment.Hydrologicalsimulationofwatershedisoneofthemajortheoriesforstudyinghydrologicalnaturesandcha

5、racteristicsandtosolvethepracticalproblemsofhydrologicalengineering.Becauseofthespatialandtemporalvariabilityofnaturalconditions,thesemechanismsunderstandingisstillfarfromcomplete.Topursuetheman-natureharmoniousandsustainablesocietyandeconomy,andtoopenoutthemysteryofhyd

6、rologicalphenomena,aseriesofnoveltheoriesandcorrespondingmethodsshouldberesearchedandcreatedinthepresentandthefuture.Thisdissertation,hasstudiedonwatershedrainfall-runoffsystem,focusedonsystemdistributionalandnonlinearcharacteristics,combiningartificialneuralnetwork(ANN

7、)withVolterrafunctionalseries,combininggeneticalgorithmwithsimulatedannealing,applyinggeographicinformationsystem(GIS),remotesensing(RS)anddigitalelevationmodel(DEM)indigitalwatershed.Themainstudiesthathaveresultedarethefollowing:Thedissertationconsistsofthreepartsandei

8、ghtchapters.Part1(Chapter2andChapter3)studiesondigitizingwatershedandthemethodforinformationmanagementforwater