J4 ›› 2011, Vol. 41 ›› Issue (2): 455-458.

• 地质工程与环境工程 • 上一篇    下一篇

岩溶地下河日流量预测的小样本非线性时间序列模型

温忠辉, 任化准, 束龙仓, 王恩, 柯婷婷, 陈荣波   

  1. 河海大学 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室|南京210098
  • 收稿日期:2010-05-23 出版日期:2011-03-26 发布日期:2011-03-26
  • 作者简介:温忠辉(1964-)|女|内蒙古赤峰人|副教授|主要从事地下水资源评价与管理研究|E-mail:wenzh2812@sina.com
  • 基金资助:

    国家“973”计划项目(2006CB403204)

Daily Discharge Forecast of Karst Underground River on Non-Linear Time Series Model of A Small Sample

WEN Zhong-hui|REN Hua-zhun| SHU Long-cang|WANG En|KE Ting-ting|CHEN Rong-bo   

  1. State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Hohai University, Nanjing210098, China
  • Received:2010-05-23 Online:2011-03-26 Published:2011-03-26

摘要:

针对岩溶含水系统高度的非线性特征,在小样本时间序列条件下,引入了能较好解决小样本、非线性问题的支持向量回归方法,利用偏最小二乘回归对影响地下河流量的诸多因素进行综合分析,并提取主成分作为支持向量机的输入变量,采用遗传算法优化模型参数,建立了地下河日流量预测的偏最小二乘-遗传-支持向量回归模型;将该模型用于后寨典型岩溶地下河流域日流量模拟和预测,并与BP人工神经网络、多元线性回归模型预测结果进行对比。偏最小二乘-遗传-支持向量回归模型模拟期的均方误差(MSE)、平均绝对百分比误差(MAPE)分别为0.25%、6.89%,预测期为0.65%、6.03%;BP神经网络模拟期的MSE、MAPE分别为0.24%、7.30%,预测期为0.84%、7.39%;多元线性回归模型模拟期的MSE、MAPE分别为0.28%、9.30%,预测期为1.10%、10.54%。结果表明,偏最小二乘-遗传-支持向量回归模型预测精度明显优于BP人工神经网络和多元线性回归模型。

关键词: 地下河, 小样本, 偏最小二乘, 遗传算法, 支持向量回归

Abstract:

Considering the high nonlinearity of karst aquifer system and under the conditions of time-series on a small sample, the authors introduce the support vector regression method, which can be used to solve the small sample size and non-linear problem, use the partial least-squares regression to analyze the numerous factors impacting the daily discharge of underground river and extract the principal component as the input variables of support vector machine and use genetic algorithms to optimize model parameters. PLS-Genetic-Support vector regression model is established for the daily flow forecast of underground river and is use to forecast the daily flow of the typical karst underground river area in Houzhai, the mean square error and average relative error of PLS-Genetic-Support vector regression model is 0.25% and 6.89% in simulation period, and it is 0.65% and 6.03% in forecast period, the mean square error and average relative error of artificial neural network model is 0.24% and 7.30% in simulation period, and it is 0.84% and 7.39% in forecast period, and the mean square error and average relative error of multiple regression model is 0.28% and 9.3% in simulation period, and it is 1.10% and 10.54% in forecast period. The results show that prediction accuracy of the model is significantly better than the BP neural network and multiple regression model.

Key words: underground river, small sample, partial least-squares, genetic algorithms, support vector regression

中图分类号: 

  • P641.8
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