基于多agent的流域洪水预报系统研究与应用

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1、西北农林科技大学硕士学位论文基于多Agent的流域洪水预报系统研究与应用姓名：赵建军申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：李书琴20080501mallagemem，noodforecaSting，schedulingmanagement甜ldusermanagement，arlds0on．(4)1酞emUadvaIltageofnooddataresourCeofReihebasin，andusesimulationplatfomfortllesimulationofthesystem．ThesiIllulationresultsshowtllatthepredictione仃or

2、is10werthaIl6．09％，a11dtheaccuracyrateis0ver92．4％．Theresultsindicatetllatthesystemobtainslli曲eraccuracyofpredictionth觚otIlerco眦e印artsystems．KEYWOImIS：noodforecaSt，multi-agent，geneticalgoritllIIls，anificialneuraJnet、Vork第一章绪论1．1研究背景与意义雨水降落到地面后，在地面和土层中产生径流，并沿坡面向河槽汇集，抬高了河槽中的水位，使河槽水量急剧增大，泥沙含量增多，这种现象就是洪水。

3、作为一种常见的自然现象，洪水对人类的生产和生活产生了重大的影响：一方面，它为河流两岸的工农业生产带来丰沛的水源和肥沃的土壤：另一方面，当洪水水量超过河道排泄能力时，又会给两岸居民造成巨大的经济损失。纵观世界各国，几乎每年都有大的洪灾发生，如何对洪水进行科学而准确的预报，一直是人类长期面临的历史课题【lJ。洪涝灾害是我国损失最为严重的自然灾害，随着社会经济的发展和城市化进程的加速，环境日益恶化，洪灾面积和损失都呈逐年上升的趋势，洪水所造成的损失越来越大。洪灾问题的严峻性、紧迫性在国际上亦不多见。1998年我国发生了长江全流域性大洪水和嫩江、松花江超历史记录的特大洪水，1．8亿人次受灾，死亡415

4、0人，直接经济损失高达2551亿元【2】。汛后水利部组织有关部门、专家对中国98大洪水进行了认真的研究，制定了堤防加固、平垸行洪、退田还湖、移民建镇和蓄滞洪区安全建设等工程性措施，同时充分认识到非工程性措施在防洪减灾中发挥了防洪工程措施不可替代的作用。综合利用自动测报、通信、计算机及防汛抢险技术等一系列高新技术，建立一个高效、可靠、先进的防汛减灾指挥决策系统，是整个防洪体系中不可缺少的重要部分。准确及时的洪水预报为防洪和蓄水调度决策提供了科学依据，已经成为重要的防洪决策支持技术，作为抵御洪水灾害的重要非工程性措施，在防汛指挥决策中发挥着越来越重要的作用。洪水预报系统是计算机技术在洪水预报各环节

5、中的一种广泛应用，它将各种计算机软件有机集成，从而使水情信息处理和预报作业更加方便和快捷。由于洪水预报涉及信息的采集、传输、处理、存储、分析计算等诸多环节，洪水预报系统是这些诸多环节的有机整体，因此，先进、实用的洪水预报系统是做好水文情报预报工作的重要手段。此外，探索提高洪水预见期和预报精度，特别是洪峰和特大洪水的预报精度的新方法，充分利用水能、水资源等，通过对各种防汛信息的自动采集、实时传输、综合分析和智能处理，及时、正确地实施防汛抢险救灾指挥调度，对于有效地减轻洪水灾害损失，保障人民生命财产安全，具有重大意义。1．2洪水预报概况及国内外研究现状根据洪水形成和运动的规律，利用过去和现时水文气

6、象资料，预测未来一定时段内的洪水情况，就是洪水预报。洪水预报包括河道洪水预报、流域洪水预报、水库洪水预2基于多Agent的流域洪水预报系统研究与应用报等，主要预报项目为：洪峰水位、最大流量、洪峰出现时间和一次洪水总量等【3】。准确有效的洪水预报对于流域的防洪减灾决策具有重要的科学价值和实际意义，因此国内外很多水文学家和研究学者都做了深入的研究。1．2．1国外研究现状M．Fuiita等研究BP网络应用于洪水预报，得出了离线预报网络性能取决于学习样本的代表性(预报洪水是样本的内插还是外延)，在线预报比模糊法要好，区间预报也令人鼓舞的结论【4】；K．T11i九Jlllalaiall和M．c．Deo(

7、1998年)采用BP法、共轭梯度法则等训练神经网络，对河水位进行实时连续预测，并比较了几种方法的优劣15J；美国国家气象中心使用河流预报系统(NWSRFS)预报上游洪水。这个系统由三个概化模型组成：空间被动降雨产流模型、被动土壤湿度描述模型、非常态线性水库泄流及河道洪水演进模型【6】。气象中心扩展K甜m锄过滤器的使用范围，假设预报不确定性因素主要来自模型参数估计错误和用于模型输入的观测性错误，发展