馬驍穎+隋明+張昱+劉多文+李俊樂+趙思文+沈斌+李若楠

摘 要：本文以大伙房水庫1959—2008年歷年年度來水資料為樣本，采用統(tǒng)計學多項式回歸、均方差周期優(yōu)選法等分析方法探討了水庫來水量的長期預測方法問題。分析結(jié)果表明，大伙房水庫年來水量變化主周期為17a，副周期為10a；50a平均預測誤差17.8萬m3，總體誤差在0～33.2萬m3之間，按預測誤差在±33%之間計算，50a預測準確率為74%， 37a正確，13a不正確；趨勢同步率為69%。如誤差在實況±50%之間，正確年份數(shù)為46a，不正確年份數(shù)為4a，準確率為93.9%。

關(guān)鍵詞：大伙房水庫；來水；規(guī)律；預測

中圖分類號：TV121 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20161132190

來水是水庫建設的基礎(chǔ)，也是最值得關(guān)注的問題，因為來水關(guān)系著水庫的經(jīng)濟效益、安全與管理。由于大伙房水庫所在位置決定，有來水集中、年際變化大等特點，加之承擔著水庫下游防洪抗旱等重要使命，水庫管理局必須隨時掌握水庫的來水狀況，其中，來水預測就是需要解決的問題之一。利用原始數(shù)據(jù)，通過規(guī)律分析解決預測問題的方法就是適用基層相關(guān)分析最有效和常用的方法。水庫來水規(guī)律分析和解決預測問題就符合這一方法的原理。

1 基本思路

重點研究水情的變化規(guī)律，第一步，進行趨勢分析，計算趨勢回歸值，求圍繞趨勢的變量。第二步，確定變量的變化周期及周期值。第三步，建立周期預測工具。其中周期分析分別進行主周期分析和副周期分析。最后由主周期值和副周期值疊加得預報周期值。

1.1 資料

大伙房水庫始建于20世紀50年代的建國初期，于1954年4月11日工程開始建設，1958年9月5日正式竣工，到2016年已有58年歷史，大伙房水庫是國家大型水庫，水文資料詳實，有代表性。本文是把1959—2008年間的歷史來水資料作為代表數(shù)據(jù)進行的分析。

1.2 統(tǒng)計分析方法

1.2.1 趨勢分析

采用二次曲線形式模擬來水的趨勢變化。模型：

Y=ax2+bx+c （1）

式中：Y表示來水量，X表示年代序號。

計算得大伙房水庫年來水量趨勢方程為：

y=0.3345x2-23.198x+1767.2 （x=1，2······n）

大伙房水庫年來水量趨勢變化情況見圖1。

1.2.2 50a來水量變化規(guī)律計算與分析

1.2.2.1 來水量年際變化波動的計算

用△y表示年來水量的年際變化波動（相對趨勢線），用y表示年來水量，用?表示趨勢量。計算結(jié)果繪制于表1。計算公司如下：

△y=y-? （2）

1.2.2.2 來水量周期分析方法

方法原理：組內(nèi)方差小于組間方差何在所有周期排列中組內(nèi)平均方差最小。均方差周期優(yōu)選法相對于方差周期分析方法的優(yōu)點是計算簡單，數(shù)據(jù)小，易于計算。

周期預測方法：選主周期；計算主周期預測結(jié)果；計算主周期預測誤差；檢驗主周期預測效果；對主周期預測誤差再進行周期分析；用主周期預測誤差周期值進行訂正計算；檢驗誤差訂正效果。原則上，經(jīng)誤差訂正后的預測效果不可以低于訂正前的預測準確率；建立由主、副周期變量疊加而成的綜合周期值序列；通過趨勢量和變差周期值還原相對于實況的預報數(shù)。后續(xù)預測就通過趨勢量的后延和變量周期值的循環(huán)量得以實現(xiàn)。

以上計算分析過程在計算機計算中是個連續(xù)循環(huán)計算過程，分別建立了3個板塊木板，原始數(shù)據(jù)和循環(huán)計算結(jié)果部分；趨勢分析部分，為周期分析部分。年來水量周期值計算結(jié)果見表2。

分析和計算涉及的計算公式如下：

1.2.2.3 大伙房水庫年來水量周期規(guī)律及回代預測結(jié)果

全年來水量主周期為17a，副周期為10a。

變化情況。從20世紀60年代后期開始，一直到80年代中期波動較大。歷史最高值為65.9萬m3，出現(xiàn)在20世紀60年代的1968年。歷史最低值為0.4萬m3，出現(xiàn)在上世紀90年代的1997年，見圖2。

預測誤差。主周期50a平均預測誤差為17.8萬m3，總體誤差范圍在0～33.2萬m3之間。

預測準確率。按預測誤差在±33%之間計算，50a預測準確率為74%， 37a正確，13a不正確；趨勢同步率為69%。如誤差在實況±50%之間，正確年份數(shù)為46a，不正確年份數(shù)為4a，準確率為93.9%，詳見表3。

2 小結(jié)

通過分析，體會到到大型水庫由于來水區(qū)涉及面廣，范圍大，制約因素多，計算難度較大。自然因素方面，降水的觀測數(shù)據(jù)不能完全代表實際情況，因降水量分布不均是正?，F(xiàn)象，干旱時，少量降水不會產(chǎn)生徑流；澇時，盡管雨量不大但有徑流效應。人為因素方面，上游有控水現(xiàn)象、在管水方面有不確定性，如汛前出于度汛安全排水、汛后出于備水進行蓄水，這些因數(shù)直接干擾水庫水情的計算與評估。本文關(guān)于大伙房水庫來水規(guī)律分析及預測方法的研究結(jié)果，其目的是為水庫開展水情的分析、監(jiān)測和預報預警工作提供科學的方法和依據(jù)。

參考文獻

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[2]楊傳國，陳喜.淮河流域近500年洪旱事件演變特征分析[J].水科學進展，2014，25（4）：494-501.

作者簡介：馬驍穎（1972-），女，遼寧省沈陽市人，大學本科，高級工程師，預報員，研究方向：天氣預報。