基于隨機(jī)森林與支持向量機(jī)的水庫長期徑流預(yù)報(bào)
發(fā)布時(shí)間:2021-11-05 20:38
水庫長期徑流預(yù)報(bào)對于研判水文情勢變化和指導(dǎo)水庫調(diào)度管理具有重要意義。針對云南龍江水庫年、汛期和枯水期平均入庫徑流,利用隨機(jī)森林從環(huán)流指數(shù)、海溫、氣壓和前期月徑流中選取關(guān)鍵預(yù)報(bào)因子,基于粒子群與交叉驗(yàn)證相結(jié)合的算法優(yōu)選參數(shù),建立隨機(jī)森林與支持向量機(jī)模型,開展龍江水庫入庫徑流預(yù)報(bào)研究。結(jié)果表明:太平洋中北部與西部氣候因子對徑流預(yù)報(bào)的影響較大,前期月徑流對年、汛期徑流的重要性偏低,但對枯水期的影響程度與部分氣候因子相當(dāng)。隨機(jī)森林與支持向量機(jī)模型總體精度較高,模擬與預(yù)報(bào)的合格率均達(dá)到85%以上,平均絕對百分比誤差均低于15%,支持向量機(jī)的泛化能力強(qiáng)于隨機(jī)森林,但二者在局部極值流量處的預(yù)報(bào)精度尚有待提升。
【文章來源】:水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào). 2020,(04)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】:8 頁
【部分圖文】:
龍江水庫位置示意
修正前龍江水庫年徑流Mann-Kendall檢驗(yàn)與修正后平均徑流序列
將基礎(chǔ)預(yù)報(bào)因子集與前12個(gè)月逐月徑流合并,得到預(yù)報(bào)因子全集,年、汛期、枯水期平均徑流預(yù)報(bào)因子總數(shù)分別為36,34和31項(xiàng),需合理評估各因子重要性,進(jìn)一步縮減因子規(guī)模。本文基于1961—2018年全部樣本建立隨機(jī)森林模型(預(yù)報(bào)因子涉及前期月徑流,因而建模滯后1年),該模型僅用于預(yù)報(bào)因子重要性評估。經(jīng)測試,當(dāng)Ntree較大時(shí),Ntree與Mtyr的變化對預(yù)報(bào)因子重要性評估的影響基本可以忽略,為此取Ntree為2 000、Mtyr為預(yù)報(bào)因子總數(shù)的1/3;诮⒌碾S機(jī)森林模型,對各因子的重要性進(jìn)行評估。圖3給出了所有預(yù)報(bào)因子的ΔEMSo,最后12個(gè)因子表示前12個(gè)月入庫徑流,其余為氣候因子。由圖3可知,不同因子對于徑流預(yù)報(bào)的重要性存在明顯差異,太平洋中北部氣壓位勢(21號因子)對于年入庫徑流預(yù)報(bào)的影響程度最大,前3月徑流重要性明顯高于其他月份。汛期入庫徑流預(yù)報(bào)因子重要性評估結(jié)果同樣顯示太平洋中北部氣壓位勢(19號因子)的重要性程度最高,前3月徑流的影響較大。對于枯水期徑流,臺灣東部海溫(8號因子)對于預(yù)報(bào)結(jié)果的影響最大,前5月至前8月徑流(主要為前一水文年枯水期月徑流)對徑流預(yù)報(bào)較為重要?傮w上,前期月徑流對年和汛期平均徑流的影響弱于氣候因子,但前期枯水期月徑流對枯水期平均徑流預(yù)報(bào)的影響程度與部分氣候因子相當(dāng)。3.2 模型構(gòu)建與預(yù)報(bào)結(jié)果分析
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于陰陽對算法優(yōu)化的隨機(jī)森林與支持向量機(jī)組合模型及徑流預(yù)測實(shí)例[J]. 何國棟,崔東文. 人民珠江. 2019(03)
[2]LASSO回歸和支持向量回歸耦合的中長期徑流預(yù)報(bào)[J]. 謝帥,黃躍飛,李鐵鍵,劉朝云,王建華. 應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào). 2018(04)
[3]基于PCA-PSO-SVR的丹江口水庫年徑流預(yù)報(bào)研究[J]. 張巖,楊明祥,雷曉輝,舒堅(jiān),牛文生,余瑯. 南水北調(diào)與水利科技. 2018(05)
[4]瀾滄江流域中長期徑流預(yù)報(bào)方法研究[J]. 趙鵬雁,張利平,王旭,胡振奎,呂雙江,倪旺丹. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2018(07)
[5]基于小波支持向量機(jī)的徑流預(yù)測性能優(yōu)化分析[J]. 周婷,金菊良,李榮波,紀(jì)昌明,李繼清. 水力發(fā)電學(xué)報(bào). 2017(10)
[6]幾種智能算法與支持向量機(jī)融合模型在中長期月徑流預(yù)測中的應(yīng)用[J]. 崔東文. 華北水利水電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(05)
[7]云南省龍江水庫水情自動測報(bào)系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用[J]. 龔學(xué)賢. 技術(shù)與市場. 2016(02)
[8]中國西南地區(qū)后冬降水的統(tǒng)計(jì)降尺度模型[J]. 阮成卿,李建平,馮娟. 中國科學(xué):地球科學(xué). 2015(07)
[9]基于隨機(jī)森林和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的長期徑流預(yù)報(bào)[J]. 趙文秀,張曉麗,李國會. 人民黃河. 2015(02)
[10]基于逐步回歸—LMBP算法的大通站旬徑流與月徑流預(yù)報(bào)[J]. 張素瓊,張艷軍,劉佳明,袁迪,鄒霞,宋星原. 水電能源科學(xué). 2014(06)
碩士論文
[1]水庫中長期水文預(yù)報(bào)模型研究[D]. 馮小沖.南京水利科學(xué)研究院 2010
本文編號:3478473
【文章來源】:水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào). 2020,(04)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】:8 頁
【部分圖文】:
龍江水庫位置示意
修正前龍江水庫年徑流Mann-Kendall檢驗(yàn)與修正后平均徑流序列
將基礎(chǔ)預(yù)報(bào)因子集與前12個(gè)月逐月徑流合并,得到預(yù)報(bào)因子全集,年、汛期、枯水期平均徑流預(yù)報(bào)因子總數(shù)分別為36,34和31項(xiàng),需合理評估各因子重要性,進(jìn)一步縮減因子規(guī)模。本文基于1961—2018年全部樣本建立隨機(jī)森林模型(預(yù)報(bào)因子涉及前期月徑流,因而建模滯后1年),該模型僅用于預(yù)報(bào)因子重要性評估。經(jīng)測試,當(dāng)Ntree較大時(shí),Ntree與Mtyr的變化對預(yù)報(bào)因子重要性評估的影響基本可以忽略,為此取Ntree為2 000、Mtyr為預(yù)報(bào)因子總數(shù)的1/3;诮⒌碾S機(jī)森林模型,對各因子的重要性進(jìn)行評估。圖3給出了所有預(yù)報(bào)因子的ΔEMSo,最后12個(gè)因子表示前12個(gè)月入庫徑流,其余為氣候因子。由圖3可知,不同因子對于徑流預(yù)報(bào)的重要性存在明顯差異,太平洋中北部氣壓位勢(21號因子)對于年入庫徑流預(yù)報(bào)的影響程度最大,前3月徑流重要性明顯高于其他月份。汛期入庫徑流預(yù)報(bào)因子重要性評估結(jié)果同樣顯示太平洋中北部氣壓位勢(19號因子)的重要性程度最高,前3月徑流的影響較大。對于枯水期徑流,臺灣東部海溫(8號因子)對于預(yù)報(bào)結(jié)果的影響最大,前5月至前8月徑流(主要為前一水文年枯水期月徑流)對徑流預(yù)報(bào)較為重要?傮w上,前期月徑流對年和汛期平均徑流的影響弱于氣候因子,但前期枯水期月徑流對枯水期平均徑流預(yù)報(bào)的影響程度與部分氣候因子相當(dāng)。3.2 模型構(gòu)建與預(yù)報(bào)結(jié)果分析
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
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[2]LASSO回歸和支持向量回歸耦合的中長期徑流預(yù)報(bào)[J]. 謝帥,黃躍飛,李鐵鍵,劉朝云,王建華. 應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào). 2018(04)
[3]基于PCA-PSO-SVR的丹江口水庫年徑流預(yù)報(bào)研究[J]. 張巖,楊明祥,雷曉輝,舒堅(jiān),牛文生,余瑯. 南水北調(diào)與水利科技. 2018(05)
[4]瀾滄江流域中長期徑流預(yù)報(bào)方法研究[J]. 趙鵬雁,張利平,王旭,胡振奎,呂雙江,倪旺丹. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2018(07)
[5]基于小波支持向量機(jī)的徑流預(yù)測性能優(yōu)化分析[J]. 周婷,金菊良,李榮波,紀(jì)昌明,李繼清. 水力發(fā)電學(xué)報(bào). 2017(10)
[6]幾種智能算法與支持向量機(jī)融合模型在中長期月徑流預(yù)測中的應(yīng)用[J]. 崔東文. 華北水利水電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(05)
[7]云南省龍江水庫水情自動測報(bào)系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用[J]. 龔學(xué)賢. 技術(shù)與市場. 2016(02)
[8]中國西南地區(qū)后冬降水的統(tǒng)計(jì)降尺度模型[J]. 阮成卿,李建平,馮娟. 中國科學(xué):地球科學(xué). 2015(07)
[9]基于隨機(jī)森林和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的長期徑流預(yù)報(bào)[J]. 趙文秀,張曉麗,李國會. 人民黃河. 2015(02)
[10]基于逐步回歸—LMBP算法的大通站旬徑流與月徑流預(yù)報(bào)[J]. 張素瓊,張艷軍,劉佳明,袁迪,鄒霞,宋星原. 水電能源科學(xué). 2014(06)
碩士論文
[1]水庫中長期水文預(yù)報(bào)模型研究[D]. 馮小沖.南京水利科學(xué)研究院 2010
本文編號:3478473
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