E題最大的難度是數(shù)據(jù)處理，可以做一個(gè)假設(shè)，假設(shè)一定時(shí)間內(nèi)流量跟含沙量不變，那么我們可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行向下填充，把所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并之后可以對(duì)其進(jìn)行展開特性分析，在研究調(diào)水調(diào)沙的實(shí)際效果時(shí)，可以先通過分析水沙通量計(jì)算實(shí)際效果，然后分析水沙通量與河底高程的相關(guān)性進(jìn)行推導(dǎo)。
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E 題 黃河水沙監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析
黃河是中華民族的母親河。研究黃河水沙通量的變化規(guī)律對(duì)沿黃流域的環(huán)境治理、氣候變化和人民生活的影響，以及對(duì)優(yōu)化黃河流域水資源分配、協(xié)調(diào)人地關(guān)系、調(diào)水調(diào)沙、防洪減災(zāi)等方面都具有重要的理論指導(dǎo)意義。
附件 1 給出了位于小浪底水庫(kù)下游黃河某水文站近 6 年的水位、水流量與含沙量的實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，附件 2 給出了該水文站近 6 年黃河斷面的測(cè)量數(shù)據(jù)，附件 3 給出了該水文站部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)。請(qǐng)建立數(shù)學(xué)模型研究以下
問題 1 研究該水文站黃河水的含沙量與時(shí)間、水位、水流量的關(guān)系，并估算近 6 年該水文站的年總水流量和年總排沙量。
首先需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總整理，然后可以使用相關(guān)性分析進(jìn)行分析關(guān)系
年總水流量(m3) = Σ(每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的水流量(m3/s))
年總排沙量(kg) = Σ(每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的含沙量(kg/m3) × 水流量(m3/s))
問題 2 分析近 6 年該水文站水沙通量的突變性、季節(jié)性和周期性等特性，研究水沙通量的變化規(guī)律。
首先需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總整理，然后對(duì)其進(jìn)行下面分析
突變性分析:
可以采用Mann-Kendall突變點(diǎn)檢測(cè)方法、Pettitt檢測(cè)方法、滑動(dòng)t檢驗(yàn)等來分析時(shí)間序列數(shù)據(jù)的突變點(diǎn)。
對(duì)于流量和含沙量數(shù)據(jù)，可以將這些方法應(yīng)用到每個(gè)變量上以檢測(cè)是否存在突變點(diǎn)。
季節(jié)性分析:
對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行月均值分析可以直觀地看到季節(jié)性變化，再比如可以使用如STL(季節(jié)性分解的局部回歸)方法來分解時(shí)間序列數(shù)據(jù)，得到季節(jié)性組件和趨勢(shì)組件。
周期性分析:
可以通過自相關(guān)函數(shù)(ACF) 和 偏自相關(guān)函數(shù)(PACF) 通過觀察ACF和PACF圖可以判斷數(shù)據(jù)中是否存在周期性。
譜分析也可以提供周期性信號(hào)的頻率域表示，幫助識(shí)別數(shù)據(jù)中的主要周期。
波形分析也可以使用如Morlet小波等來檢測(cè)時(shí)間序列數(shù)據(jù)中的短期和長(zhǎng)期周期性。
問題 3 根據(jù)該水文站水沙通量的變化規(guī)律，預(yù)測(cè)分析該水文站未來兩年水沙通量的變化趨勢(shì)，并為該水文站制訂未來兩年最優(yōu)的采樣監(jiān)測(cè)方案（采樣監(jiān)測(cè)次數(shù)和具體時(shí)間等），使其既能及時(shí)掌握水沙通量的動(dòng)態(tài)變化情況，又能最大程度地減少監(jiān)測(cè)成本資源。
水沙通量=流量×含沙量，
這里需要建立一個(gè)模型對(duì)未來2年的水沙通量進(jìn)行預(yù)測(cè)，模型可以采用lstm模型或者其他機(jī)器學(xué)習(xí)moxa，需要注意，如果我們以題目提供的數(shù)據(jù)的最小時(shí)間單位作為預(yù)測(cè)的單位的話，那么我們將需要往后預(yù)測(cè)11*365*2=8030個(gè)時(shí)間單位，所以這道題的難度就是如何進(jìn)行預(yù)測(cè)，這里可以只對(duì)其殘差進(jìn)行預(yù)測(cè)，再根據(jù)季節(jié)性反推導(dǎo)其預(yù)測(cè)的數(shù)值，根據(jù)預(yù)測(cè)的數(shù)值，我們可以套用問題2的季節(jié)性分析，制訂未來兩年最優(yōu)的采樣監(jiān)測(cè)方案
問題 4 根據(jù)該水文站的水沙通量和河底高程的變化情況，分析每年 6-7 月小浪底水庫(kù)進(jìn)行“調(diào)水調(diào)沙”的實(shí)際效果。如果不進(jìn)行“調(diào)水調(diào)沙”，10 年以后該水文站的河底高程會(huì)如何？
根據(jù)附件1，2計(jì)算出對(duì)應(yīng)時(shí)間的平均水沙通量和河底高程，然后分析其相關(guān)性，通過其
想要分析每年6~7月份小浪底水庫(kù)調(diào)水調(diào)沙的實(shí)際效果，那么可以先以其1~6月份的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)后面的6-12月份，然后用。測(cè)的減去真實(shí)的，那么即可得到調(diào)水調(diào)沙對(duì)水沙通量的實(shí)際影響效果，由于河底高程。數(shù)據(jù)并沒有那么全，這里我們可以采用線性回歸或相關(guān)性分析其相關(guān)程度通過模擬預(yù)測(cè)出河底高層的調(diào)整數(shù)值，然后再對(duì)其實(shí)際效果進(jìn)行求差。想要預(yù)測(cè)十年后該水文站的河底高層如何，那么我們可以比前面六年的真實(shí)效果作為時(shí)序數(shù)據(jù)，然后往后預(yù)測(cè)十年
文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-701781.html
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