郑州市降水演变特性及暴雨预测研究

论文摘要

通过对郑州市的降水进行系统的演变特征分析,预测区域年降水量与日暴雨,有利于揭示郑州地区降水的时间变化规律和演变特征,指导防洪减灾,提升水资源的规划、管理水平,促进区域可持续发展具有一定的理论意义与应用价值。依据郑州市67年（19512017）的降水资料,采用趋势系数法、R/S分析法、小波、Mann-Kendall突变检验、混沌理论对其进行时间变化及混沌性分析;运用距平累积曲线、不均匀系数法、降水集中度（PCD）、降水集中期（PCP）、Z指数对降水量进行不均匀分析和旱涝分析;运用小波分解—Elman神经网络—ARIMA（WEA）、CEEMD分解—Elman神经网络—ARIMA（CEA）耦合模型对2013—2017年的降水量进行预测。结果表明:（1）郑州市年、汛期、非汛期降水量呈现出不显著的下降趋势,未来年、汛期、非汛期降水量也将呈现出减少的趋势;汛期和年降水量具有相同的周期变化尺度和主周期;汛期、年降水量的突变规律大致一致,存在较多的突变点,非汛期降水量的突变规律与两者不同,突变点较少;汛期混沌性最强,非汛期混沌性最弱,描述汛期、月、非汛期降水系统所需的最少独立变量分别为7个、5个、4个。（2）年、汛期降水量的年际变化大致相同,其中:枯水阶段持续时间较长,丰水阶段持续时间较短,而非汛期表现出较长的丰水和枯水阶段;降水量的不均匀程度表现为:年最强,非汛期次之,汛期最弱;降水集中度表现出显著的年际变化特征,月降水主要集中于68月,汛期降水主要集中在7月下旬8月下旬,非汛期降水主要集中在1月下旬;年、汛期的旱涝规律较为一致,各级别旱涝发生年份基本一致,而非汛期各级别旱涝所在年份相对于年、汛期发生较大改变。（3）WEA模型与CEA模型均可用于年降水量与最大日降水量预测,但在这两种类型的降水量预测中,WEA模型要略优于CEA模型。WEA预测年降水量时,最大、最小、平均相对误差分别为17.11%、1.58%、7.3%,CEA模型为26.19%、7.85%、14.1%;WEA在最大日降水量预测中,最大、最小、平均相对误差分别为,31.61%、2.86%、16.3%,CEA模型为35.94%、1.19%、20.85%。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景和意义
•     1.1.1 研究背景
•     1.1.2 研究意义
•   1.2 研究进展
•     1.2.1 区域降水量变化特征研究
•     1.2.2 区域降水量不均匀性研究
•     1.2.3 区域降水量预测研究
•   1.3 主要研究内容
•   1.4 技术路线
•   1.5 小结
• 2 研究区概况及数据来源
•   2.1 研究区概况
•     2.1.1 地理位置
•     2.1.2 地形地貌
•     2.1.3 郑州市行政区划
•     2.1.4 社会经济
•     2.1.5 水文气象
•   2.2 数据来源
• 3 降水演变特性研究
•   3.1 原理和方法
•     3.1.1 趋势分析方法
•     3.1.2 周期分析方法
•     3.1.3 突变分析方法
•     3.1.4 混沌分析方法
•     3.1.5 不均匀性分析方法
•     3.1.6 旱涝分析方法
•   3.2 郑州市降水量演变特性
•     3.2.1 趋势特征
•     3.2.2 周期特征
•     3.2.3 突变特征
•     3.2.4 混沌特征
•     3.2.5 不均匀性特征
•     3.2.6 旱涝特征
•   3.3 小结
• 4 年降水量与暴雨预测研究
•   4.1 CEEMD理论
•     4.1.1 EMD
•     4.1.2 EEMD
•     4.1.3 CEEMD
•   4.2 小波及小波分解
•     4.2.1 多分辨率分析
•     4.2.2 Mallat算法
•     4.2.3 dbN小波基函数
•     4.2.4 小波分解
•   4.3 Elman神经网络
•     4.3.1 概述
•     4.3.2 网络数学模型
•     4.3.3 网络算法流程
•   4.4 ARIMA模型
•   4.5 郑州市年降水量与暴雨预测
•     4.5.1 年降水量预测
•     4.5.2 年最大日降水量预测
•     4.5.3 小结
• 5 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文
• 致谢
• 参考文献

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 宋超

导师: 张先起

关键词: 降水量,演变特性,暴雨,预测,郑州市

来源: 华北水利水电大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学,气象学

单位: 华北水利水电大学

分类号: P426.6;P457.6

总页数: 107

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