摘 要：本文根據(jù)長(zhǎng)沙地區(qū)1996年至2013年的年降雨量數(shù)據(jù)，采用灰色系統(tǒng)模型GM（1，1）對(duì)該地區(qū)的年降雨量預(yù)測(cè)并運(yùn)用實(shí)測(cè)資料進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果表明預(yù)測(cè)精度是令人懷疑的，不宜采用灰色系統(tǒng)模型對(duì)長(zhǎng)沙市進(jìn)行年降雨量預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞：灰色系統(tǒng)；降雨量；預(yù)測(cè)；長(zhǎng)沙市

降雨量在水資源管理、洪澇災(zāi)害預(yù)報(bào)以及水情預(yù)報(bào)分析中有重要的作用?，F(xiàn)階段關(guān)于降雨量預(yù)測(cè)的研究很多，從早期的線性預(yù)測(cè)發(fā)展到現(xiàn)在的非線性預(yù)測(cè)。越來越多的數(shù)學(xué)工具被應(yīng)用在這方面，包括自回歸模型、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、覆蓋算法、模糊系統(tǒng)預(yù)測(cè)、馬爾科夫預(yù)測(cè)、組合預(yù)測(cè)以及時(shí)間序列分析等。這些方法都有各自的優(yōu)勢(shì)和適用條件，相應(yīng)的樣本數(shù)據(jù)的數(shù)量和原始數(shù)據(jù)的處理方法也有所不同。然而，降水量的驅(qū)動(dòng)因素十分復(fù)雜，包括地形、地貌、流域下墊面、氣溫和人類活動(dòng)等多因素的影響，具有高度不確定性。

灰色系統(tǒng)理論認(rèn)為：部分信息已知，部分信息未知的系統(tǒng)叫“灰色系統(tǒng)”。水文系統(tǒng)就其本身而言具有灰色系統(tǒng)的一些基本特征，即水文系統(tǒng)中長(zhǎng)期觀測(cè)到的水文資料只是水文系統(tǒng)中極少的一部分，如有限年代的雨量、流量記錄等；更有未知信息部分，如未來年代的雨量大小、流量豐枯，洪水、干旱的出現(xiàn)時(shí)刻以及水環(huán)境的前景變化等；因此，水文系統(tǒng)是一灰色系統(tǒng)，可用灰色系統(tǒng)理論對(duì)其進(jìn)行分析、研究。

本文在GM（1，1）模型的基礎(chǔ)上，對(duì)長(zhǎng)沙市降雨量預(yù)測(cè)并運(yùn)用長(zhǎng)沙市降雨量的實(shí)測(cè)資料進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果表明預(yù)測(cè)精度不好，不宜采用灰色系統(tǒng)模型對(duì)長(zhǎng)沙市進(jìn)行年降雨量預(yù)測(cè)。

1 研究區(qū)概況

長(zhǎng)沙位于中國(guó)中南部的長(zhǎng)江以南地區(qū)，湖南省的東部偏北。地處洞庭湖平原的南端向湘中丘陵盆地過渡地帶，與岳陽、益陽、婁底、株洲、湘潭和江西萍鄉(xiāng)接壤?？偯娣e為11818平方公里，其中市區(qū)面積1938.5平方公里，建成區(qū)面積320平方千米（截至2011年7月）。位于瀏陽境內(nèi)的大圍山七星嶺海拔1616米，為轄區(qū)最高處；岳麓山的云麓峰海拔300.8米，為城區(qū)至高點(diǎn)。長(zhǎng)沙位于湖南省東部偏北， 湘江下游和長(zhǎng)瀏盆地西緣，東鄰江西省宜春、萍鄉(xiāng)兩市，南接株洲、湘潭兩市，西連婁底、益陽兩市，北抵岳陽、益陽兩市。

長(zhǎng)沙屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候。氣候特征是：氣候變化明顯，降水充沛，雨熱同期，四季并不分明，只有冬夏兩季。長(zhǎng)沙市區(qū)年平均氣溫17.2℃，各縣16.8℃—17.3℃，年積溫為5457℃，市區(qū)年均降水量1361.6毫米，各縣年均降水量1358.6～1552.5毫米。長(zhǎng)沙夏冬季長(zhǎng)，春秋季短，夏季約118—127天，冬季117—122天，春季61—64天，秋季59—69天。春溫變化大，夏初雨水多，伏秋高溫久，冬季嚴(yán)寒少。3月下旬至5月中旬，冷暖空氣相互交綏，形成連綿陰雨低溫寡照天氣。從5月下旬起，氣溫顯著提高，夏季日平均氣溫在30℃以上有85天，氣溫高于35℃的炎熱日，年平均約30天，盛夏酷熱少雨。9月下旬后，白天較暖，入夜轉(zhuǎn)涼，降水量減少，低云量日多。從11月下旬至第二年3月中旬，節(jié)屆冬令，長(zhǎng)沙氣候平均氣溫低于0℃的嚴(yán)寒期很短暫，全年以1月最冷，月平均為4.4℃—5.1℃，越冬作物可以安全越冬，緩慢生長(zhǎng)。

2 GM（1，1）模型

GM（1，1）模型是適合于預(yù)測(cè)用的1個(gè)變量的一階灰微分方程模型，它是利用生成后的數(shù)列進(jìn)行建模的，預(yù)測(cè)時(shí)再通過反生成以恢復(fù)事物的原貌。

4 對(duì)長(zhǎng)沙市降雨量的預(yù)測(cè)

本文收集了長(zhǎng)沙市1996～2013年的降水量數(shù)據(jù)，應(yīng)用其中1996～2010年這15年的實(shí)測(cè)降雨資料進(jìn)行分析：

5 結(jié)語

為評(píng)定模型的可靠性，規(guī)定預(yù)測(cè)的平均精度達(dá)到95%為合格。但由表2可知，用灰色系統(tǒng)模型GM（1，1）進(jìn)行長(zhǎng)沙市年降雨量預(yù)測(cè)的精度不夠且不穩(wěn)定，其準(zhǔn)確性有待提高。

參考文獻(xiàn)

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[2] 王正發(fā).灰色系統(tǒng)模型GM（1，1）進(jìn)行水文災(zāi)變預(yù)測(cè)問題的討論[J].西北水電。2000，（2）

作者簡(jiǎn)介

王健，男，漢族，河南商丘人，鄭州大學(xué)水文與水資源工程2012級(jí)本科生。