水利水电科技进展,2013,33(4)摇 Tel:025 83786335摇 E鄄mail:jz@ hhu. edu. cn摇 http: / / kkb. hhu. edu. cn
第 33 卷第 4 期
Vol. 33 No. 4
水 利 水 电 科 技 进 展
Advances in Science and Technology of Water Resources
2013 年 7 月
Jul. 2013
基金项目:国家自然科学基金(51060001) ;内蒙古自然科学基金(2010MS0618)
作者简介:冀鸿兰(1970—) ,女,内蒙古呼和浩特人,教授,博士,主要从事水文水资源与工程模糊集研究。 E鄄mail: honglanji@ sina. com
通信作者:卞雪军(1987—) ,男,内蒙古赤峰人,硕士研究生,主要从事水文水资源与工程模糊集研究。 E鄄mail: bianxuejun999@ 163. com
DOI:10. 3880 / j. issn. 1006 7647. 2013. 04. 004
黄河内蒙古段流凌预报可变模糊聚类循环迭代模型
冀鸿兰,卞雪军,徐摇 晶
(内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院,内蒙古 呼和浩特摇 010018)
摘要:为了模拟黄河内蒙古段冰情的发生、发展过程,以可变模糊集理论为基础,提出了可变模糊聚
类循环迭代模型来预报黄河内蒙古段巴彦高勒站流凌日期。 选定初始权重矩阵、初始模糊聚类矩
阵、初始模糊聚类中心矩阵,应用迭代公式求得最优权重矩阵、最优模糊聚类矩阵、最优模糊聚类中
心矩阵,建立符合相关性要求的回归方程,从而实现预报识别检验。 将模型预报结果与实测值对比
分析,预报结果合格率达到 80% ,属于甲等预报方案,表明基于物理成因分析和数学理论的可变模
糊聚类循环迭代模型可用于黄河内蒙古段的流凌预报。
关键词:冰凌;可变模糊聚类循环迭代模型;流凌预报;黄河
中图分类号:P338
+
. 4摇 摇 摇 文献标志码:A摇 摇 摇 文章编号:1006 7647(2013)04 0014 04
Variable fuzzy clustering loop iteration model for ice鄄run forecast in Inner Mongolia reach of Yellow River / / JI
Honglan, BIAN Xuejun, XU Jing ( School of Water Conservancy & Civil Engineering, Inner Mongolia Agricultural
University, Hohhot 010018, China)
Abstract: In order to simulate the initiation and development of ice regimes in the Inner Mongolia reach of Yellow River, a
variable fuzzy clustering loop iteration model is proposed to forecast the ice鄄run date at Bayangaole station in the Inner
Mongolia Reach of Yellow River based on the variable fuzzy set theory. The matrices of the initial weight, the initial fuzzy
clustering and the initial fuzzy clustering center are chosen, and their optimal matrices are obtained by means of the loop
iteration formulae. Regression equations to satisfy the correlation are established to achieve forecast examination. The
forecast results are compared with the measured values, and the acceptability is 80% . The forecast schemes belong to the
first鄄class ones. It indicates that the proposed variable fuzzy clustering loop iteration model based on physical factors and
mathematical theories can be employed to predicate the ice鄄run date in the Inner Mongolia reach of Yellow River.
Key words: ice; variable fuzzy clustering loop iteration model; ice鄄run forecast; Yellow River
摇 摇 凌汛是河道里的冰凌对水流的阻力作用而引起
的一种涨水现象。 凌汛灾害是高纬度寒冷地区江河
普遍存在的一种自然现象。 黄河凌汛主要发生在石
嘴山至头道拐的内蒙古河段和下游的山东河段。 黄
河内蒙古段几乎每年发生凌汛,这是由于它特殊的
地理位置、水文气象条件、河道特性决定的。 首先,
内蒙古段地处黄河流域最北端,海拔高程千米以上,
河道流向自南向北,其上游甘肃、宁夏段气温高,内
蒙古段气温低,故河道流凌封冻由内蒙古段溯源而
上,解冻开河则由甘肃、宁夏段逐渐向下发展;其次,
内蒙古段处于内陆地带,离海洋距离远,暖湿气流难
以到达,常为蒙古高压控制,呈典型的大陆性气候,年
降水量少,夏季盛热短暂,冬季严寒漫长,气温在零度
以下的时间持续四五个月,最低气温可达-35益,河流
结冰期也长达四五个月,大部分为稳定封冻河段;再
次,内蒙古段呈几字形大弯曲,其间浅滩弯道迭出,
坡度变缓,逶迤曲折,河中多夹心滩,分流窜沟,解冻
开河时,常在河道的曲湾或由宽变窄的狭窄段产生
凌汛。 黄河上游的内蒙古河段每年冬春季节都有不
同程度的冰凌灾害发生,较大范围的淹没损失平均
两年一次。 因此提供及时有效的冰情预报,对防凌
决策、防灾减灾及国民经济和社会的可持续发展都
具有十分重要的意义。
冰情演化复杂多变,每年差别很大,处于动态变
化中,具有不确定性、非线性等特征
[1]
,基于经验的
传统预报方法已无法满足现实要求,数学预报模型
是未来高精度冰情预报发展的方向。 目前中长期冰
情预报数学模型主要有模糊模式识别神经网络预报
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