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【摘 要】 本文选择灰色系统GM（1，1）模型为基本模型，采用灾变预测方法预测黄河上游丰、枯和平水年可能发生的时间。预测出的数据通过与水文水资源规范比较，得到比较满意的结果，可为流域水资源规划与管理提供科学依据。
【关键词】 灰色系统;GM（1，1）模型;灾变预测
序言：
径流预测是水资源系统预测中重要组成部分，不仅与人类的生存和社会经济的发展密切相关，具有重大的实践价值，也是对当前科学技术的一种挑战，具有重要的理论意义。
本文基于黄河流域资料，将灰色预测方法应用到黄河上流径流预测中。以目前水资源状况和问题为起点，根据未来水文水资源变化趋势和供水需求，调整工农业生产布局以及都市发展规划，把灾害降低到最低程度。
1 研究内容
为满足黄河流域各级水库优化调度和合理使用提供可靠的水文信息，提高经济效益和社会效益，迫切需要研究黄河流域径流变化规律并作出科学的预测。径流预测就是根据径流的发展变化规律，预计或判断其未来发展趋势和状况的活动。本文根据黄河流域特点及其径流变化规律，采用灰色系统的一系列模型，运用VisualBasic6.0语言，快速地预测黄河上游径流。具体研究内容如下：
（1）黄河上游流域兰州代表站年径流丰、枯、平水年长期预报分析。
误差精度的评定：
根据我国水文水资源规范灰色预测的精度评定：取运行误差的20%为界限，运行误差小于等于20%为可取年份，得出：
（1）合格率大于等于50%且小于70%为丙级，预测值仅作为参考;
（2）合格率大于等于70%且小于90%为乙级，预测值可供使用;
（3）合格率大于等于90%为甲等，预测精度高，可供使用。
2 技术路线
本文运用灰色系统理论中的GM（1，1）模型，灾变预测模型对黄河上游径流进行丰、枯、平预报。
GM（1，1）模型是建立一个一阶的微分方程模型，适合于一个变量的预测。建模过程中，首先将原始数据累加生成新的序列，使之有规律，成为一个递增数列，然后利用生成后的数列进行建模，预测时再还原成原数列。
灾变预测就是指预测哪年将出现灾害的一种预测方法。它是在GM（1，1）模型基础之上进行的预测。距平在小于10%时被称为枯水年，大于10%时被称为丰水年，在这二者之间被称为平水年。
在做预测时，采用VisualBasic语言进行编程，利用ACCESS2000建立数据库。
3 运用实例
3.1流域概况
黄河发源于青藏高原巴颜喀拉山北麓海拔4500m的约古宗列盆地，内蒙古托克托县河口镇以上为黄河上游。青海省玛多以上属河源段，河段内的扎陵湖、鄂陵湖，海拔高程都在4260m以上，蓄水量47亿m3和108亿m3，是我国最大的高原淡水湖。玛多至玛曲区间，黄河流经巴颜喀拉山与积石山之间的古盆地和低山丘陵，大部分河段河谷宽阔，间有几段峡谷。玛曲至龙羊峡区间，黄河流经高山峡谷，水流湍急，水力资源较为丰富。龙羊峡至宁夏境内的下河沿，川峡相间，水量丰沛，落差集中。
3.2黄河上游径流丰枯变化的灰色预测
黄河上游兰州站年径流系列有79年资料，上游多年平均径流量为327亿m3。其年径流系列如图1所示。
图1 黄河上游兰州站年径流量曲线图（单位亿m3）
第一步：建立GM（1，1）模型
采用VisualBasic6.0建立兰州站的径流数据模型。
第二步：灾变预测
（1）求出79组数据的平均值为327.39亿m3;
（2）根据距平公式：%%，得到符合规定的丰年径流值为360.13亿m3;
（3）同理：%%，得到符合规定的枯年径流值为294.65亿m3;
（4）介于丰年和枯年径流值之间的年份为平水年，即294.65亿m3<平水年<360.13亿m3。
（5）根据上述原则统计丰、枯、平水年份：
（6）利用灰色灾变预测模型来预测黄河上游兰州站丰水年，结果见表1。
表1 兰州站模型预测丰水年成果表
序号 实际
年份 预测
丰年序号 预测年份 序号 实际
年份 预测
丰年序号 预测年份
16 1935 16 1935 45 1964 45 1964
18 1937 18 1937 48 1967 48 1967
19 1938 20 1939 49 1968 50 1969
21 1940 21 1940 56 1975 56 1975
24 1943 23 1942 57 1976 57 1976
26 1945 26 1945 62 1981 61 1980
27 1946 27 1946 63 1982 63 1982
30 1949 30 1949 64 1983 64 1983
32 1951 33 1952 65 1984 65 1984
36 1955 36 1955 66 1985 67 1986
42 1961 42 1961 70 1989 70 1989
44 1963 43 1962
预测丰水年时，实际丰水年共23年，即23组数据。在该次预测中，采用前10组数据来率定参数，得到用后13组数据检验模型。该数据得出合格率为70%，满足规范要求，可以用来预测今后可能发生的丰年年份。 （7）用建立的程序调用建立的数据库得出枯年结果见表2。
表2 兰州站模型预测枯水年成果表
枯年序号 实际
年份 预测
枯年序号 预测
年份 枯年
序号 实际
年份 预测
枯年序号 预测
年份
3 1922 3 1922 41 1960 41 1960
4 1923 3 1922 50 1969 50 1969
5 1924 4 1923 51 1970 52 1971
7 1926 5 1924 55 1974 55 1974
8 1927 6 1925 57 1977 57 1977
9 1928 7 1926 61 1980 60 1979
10 1929 9 1928 68 1987 67 1986
11 1930 10 1929 69 1988 68 1987
12 1931 13 1932 72 1991 72 1991
13 1932 15 1934 75 1994 75 1994
22 1941 22 1941 76 1995 77 1996
23 1942 23 1942 77 1996 78 1997
34 1953 33 1952 78 1997 78 1997
37 1956 37 1956 79 1998 80 1999
预测枯水年时，实际枯水年共29年，即29组数据。在该次预测中，采用前13组数据来率定参数，得到;用后16组数据检验模型。该数据得出合格率为72.4%，满足规范要求，可以用来预测今后可能发生枯水年年份。
（8）用建立的程序调用建立的数据库得出丰年结果见表3。
表3 兰州站模型预测平水年成果表
平水年
序号 实际
年份 预测
平水年序号 预测
年份 平水年
序号 实际
年份 预测
平水年序号 预测
年份
1 1920 1 1920 40 1959 41 1960
2 1921 2 1921 43 1962 46 1965
6 1925 6 1925 46 1965 52 1971
14 1933 12 1931 47 1966 53 1972
15 1934 15 1934 52 1971 54 1973
17 1936 17 1936 53 1972 59 1978
20 1939 19 1938 54 1973 60 1979
25 1944 22 1941 59 1978 67 1986
28 1947 25 1944 60 1979 73 1992
29 1948 28 1947 67 1986 74 1993
31 1950 31 1950 71 1990 85 2004
33 1952 33 1952 73 1992 97 2016
35 1954 36 1955 74 1993 101 2020
39 1958 40 1959
预测平水年时，实际的平水年共27年，即27组数据。在该次预测中，采用前13组数据来率定参数，得到;用后14组数据检验模型。该数据得出合格率为72.4%，满足规范要求，可以用来预测今后可能发生枯水年年份。
4 结论
（1）本文是在GM（1，1）模型的基础上，运用VisualBasic语言和Access数据库编写的，经反复调试编写的程序，最终得到了比较满意的预测值。
（2）丰年预测采用的预测年份为10年，得出合格率为70%;枯水年预测采用的预测年份为13年，得出的合格率为72.4%;平水年预测采用的预测年份为13年，得出的合格率为70.3%，均符合规范规定的要求，可用于灾变预测。
参考文献：
[1]邓聚龙主编，灰色系统基本方法.武汉：华中理工大学出版社，1988年7月
[2]袁秀娟、夏军编，径流中长期预报的灰色系统方法研究.武汉：水利电力大学学报，1994年8月
[3]阎俊爱，钟登华编，基于遗传算法的神经网络优化预测模型及其在年径流预报中的应用.水利水电技术，2003年第6期
作者简介：王小龙（1982.2—），男（汉族），重庆市铜梁县人，助理工程师，主要从事水利工程设计工作。
【关键词】 灰色系统;GM（1，1）模型;灾变预测
序言：
径流预测是水资源系统预测中重要组成部分，不仅与人类的生存和社会经济的发展密切相关，具有重大的实践价值，也是对当前科学技术的一种挑战，具有重要的理论意义。
本文基于黄河流域资料，将灰色预测方法应用到黄河上流径流预测中。以目前水资源状况和问题为起点，根据未来水文水资源变化趋势和供水需求，调整工农业生产布局以及都市发展规划，把灾害降低到最低程度。
1 研究内容
为满足黄河流域各级水库优化调度和合理使用提供可靠的水文信息，提高经济效益和社会效益，迫切需要研究黄河流域径流变化规律并作出科学的预测。径流预测就是根据径流的发展变化规律，预计或判断其未来发展趋势和状况的活动。本文根据黄河流域特点及其径流变化规律，采用灰色系统的一系列模型，运用VisualBasic6.0语言，快速地预测黄河上游径流。具体研究内容如下：
（1）黄河上游流域兰州代表站年径流丰、枯、平水年长期预报分析。
误差精度的评定：
根据我国水文水资源规范灰色预测的精度评定：取运行误差的20%为界限，运行误差小于等于20%为可取年份，得出：
（1）合格率大于等于50%且小于70%为丙级，预测值仅作为参考;
（2）合格率大于等于70%且小于90%为乙级，预测值可供使用;
（3）合格率大于等于90%为甲等，预测精度高，可供使用。
2 技术路线
本文运用灰色系统理论中的GM（1，1）模型，灾变预测模型对黄河上游径流进行丰、枯、平预报。
GM（1，1）模型是建立一个一阶的微分方程模型，适合于一个变量的预测。建模过程中，首先将原始数据累加生成新的序列，使之有规律，成为一个递增数列，然后利用生成后的数列进行建模，预测时再还原成原数列。
灾变预测就是指预测哪年将出现灾害的一种预测方法。它是在GM（1，1）模型基础之上进行的预测。距平在小于10%时被称为枯水年，大于10%时被称为丰水年，在这二者之间被称为平水年。
在做预测时，采用VisualBasic语言进行编程，利用ACCESS2000建立数据库。
3 运用实例
3.1流域概况
黄河发源于青藏高原巴颜喀拉山北麓海拔4500m的约古宗列盆地，内蒙古托克托县河口镇以上为黄河上游。青海省玛多以上属河源段，河段内的扎陵湖、鄂陵湖，海拔高程都在4260m以上，蓄水量47亿m3和108亿m3，是我国最大的高原淡水湖。玛多至玛曲区间，黄河流经巴颜喀拉山与积石山之间的古盆地和低山丘陵，大部分河段河谷宽阔，间有几段峡谷。玛曲至龙羊峡区间，黄河流经高山峡谷，水流湍急，水力资源较为丰富。龙羊峡至宁夏境内的下河沿，川峡相间，水量丰沛，落差集中。
3.2黄河上游径流丰枯变化的灰色预测
黄河上游兰州站年径流系列有79年资料，上游多年平均径流量为327亿m3。其年径流系列如图1所示。
图1 黄河上游兰州站年径流量曲线图（单位亿m3）
第一步：建立GM（1，1）模型
采用VisualBasic6.0建立兰州站的径流数据模型。
第二步：灾变预测
（1）求出79组数据的平均值为327.39亿m3;
（2）根据距平公式：%%，得到符合规定的丰年径流值为360.13亿m3;
（3）同理：%%，得到符合规定的枯年径流值为294.65亿m3;
（4）介于丰年和枯年径流值之间的年份为平水年，即294.65亿m3<平水年<360.13亿m3。
（5）根据上述原则统计丰、枯、平水年份：
（6）利用灰色灾变预测模型来预测黄河上游兰州站丰水年，结果见表1。
表1 兰州站模型预测丰水年成果表
序号 实际
年份 预测
丰年序号 预测年份 序号 实际
年份 预测
丰年序号 预测年份
16 1935 16 1935 45 1964 45 1964
18 1937 18 1937 48 1967 48 1967
19 1938 20 1939 49 1968 50 1969
21 1940 21 1940 56 1975 56 1975
24 1943 23 1942 57 1976 57 1976
26 1945 26 1945 62 1981 61 1980
27 1946 27 1946 63 1982 63 1982
30 1949 30 1949 64 1983 64 1983
32 1951 33 1952 65 1984 65 1984
36 1955 36 1955 66 1985 67 1986
42 1961 42 1961 70 1989 70 1989
44 1963 43 1962
预测丰水年时，实际丰水年共23年，即23组数据。在该次预测中，采用前10组数据来率定参数，得到用后13组数据检验模型。该数据得出合格率为70%，满足规范要求，可以用来预测今后可能发生的丰年年份。 （7）用建立的程序调用建立的数据库得出枯年结果见表2。
表2 兰州站模型预测枯水年成果表
枯年序号 实际
年份 预测
枯年序号 预测
年份 枯年
序号 实际
年份 预测
枯年序号 预测
年份
3 1922 3 1922 41 1960 41 1960
4 1923 3 1922 50 1969 50 1969
5 1924 4 1923 51 1970 52 1971
7 1926 5 1924 55 1974 55 1974
8 1927 6 1925 57 1977 57 1977
9 1928 7 1926 61 1980 60 1979
10 1929 9 1928 68 1987 67 1986
11 1930 10 1929 69 1988 68 1987
12 1931 13 1932 72 1991 72 1991
13 1932 15 1934 75 1994 75 1994
22 1941 22 1941 76 1995 77 1996
23 1942 23 1942 77 1996 78 1997
34 1953 33 1952 78 1997 78 1997
37 1956 37 1956 79 1998 80 1999
预测枯水年时，实际枯水年共29年，即29组数据。在该次预测中，采用前13组数据来率定参数，得到;用后16组数据检验模型。该数据得出合格率为72.4%，满足规范要求，可以用来预测今后可能发生枯水年年份。
（8）用建立的程序调用建立的数据库得出丰年结果见表3。
表3 兰州站模型预测平水年成果表
平水年
序号 实际
年份 预测
平水年序号 预测
年份 平水年
序号 实际
年份 预测
平水年序号 预测
年份
1 1920 1 1920 40 1959 41 1960
2 1921 2 1921 43 1962 46 1965
6 1925 6 1925 46 1965 52 1971
14 1933 12 1931 47 1966 53 1972
15 1934 15 1934 52 1971 54 1973
17 1936 17 1936 53 1972 59 1978
20 1939 19 1938 54 1973 60 1979
25 1944 22 1941 59 1978 67 1986
28 1947 25 1944 60 1979 73 1992
29 1948 28 1947 67 1986 74 1993
31 1950 31 1950 71 1990 85 2004
33 1952 33 1952 73 1992 97 2016
35 1954 36 1955 74 1993 101 2020
39 1958 40 1959
预测平水年时，实际的平水年共27年，即27组数据。在该次预测中，采用前13组数据来率定参数，得到;用后14组数据检验模型。该数据得出合格率为72.4%，满足规范要求，可以用来预测今后可能发生枯水年年份。
4 结论
（1）本文是在GM（1，1）模型的基础上，运用VisualBasic语言和Access数据库编写的，经反复调试编写的程序，最终得到了比较满意的预测值。
（2）丰年预测采用的预测年份为10年，得出合格率为70%;枯水年预测采用的预测年份为13年，得出的合格率为72.4%;平水年预测采用的预测年份为13年，得出的合格率为70.3%，均符合规范规定的要求，可用于灾变预测。
参考文献：
[1]邓聚龙主编，灰色系统基本方法.武汉：华中理工大学出版社，1988年7月
[2]袁秀娟、夏军编，径流中长期预报的灰色系统方法研究.武汉：水利电力大学学报，1994年8月
[3]阎俊爱，钟登华编，基于遗传算法的神经网络优化预测模型及其在年径流预报中的应用.水利水电技术，2003年第6期
作者简介：王小龙（1982.2—），男（汉族），重庆市铜梁县人，助理工程师，主要从事水利工程设计工作。