基于ANN和SVM的三峽水庫(kù)香溪河庫(kù)灣富營(yíng)養(yǎng)化預(yù)測(cè)研究.pdf

1、三峽水庫(kù)蓄水后,庫(kù)區(qū)水文條件發(fā)生明顯改變,各支流回水區(qū)出現(xiàn)大面積水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象,其顯著特征是藻類(lèi)暴發(fā)性增長(zhǎng)引起水體葉綠素a濃度增加,因此,通過(guò)對(duì)葉綠素a濃度的模擬預(yù)測(cè)可以直觀地反映出水體富營(yíng)養(yǎng)化的變化態(tài)勢(shì)。本文在分析香溪河庫(kù)灣富營(yíng)養(yǎng)化主要影響因子的基礎(chǔ)上,分別采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)方法建立模型對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化狀況作了短期預(yù)測(cè)和預(yù)警。主要研究工作及成果如下:
　　(1)收集、整理了依托三峽大學(xué)香溪河水生態(tài)與環(huán)境野外觀測(cè)站獲取的庫(kù)灣

2、2008～2010年水環(huán)境數(shù)據(jù),分析了香溪河定點(diǎn)監(jiān)測(cè)處水環(huán)境相關(guān)因子的時(shí)間序列變化,對(duì)三峽水庫(kù)香溪河庫(kù)灣的富營(yíng)養(yǎng)化狀況進(jìn)行了探討。
　　(2)依次運(yùn)用主成分分析、指標(biāo)聚類(lèi)分析和灰色關(guān)聯(lián)分析,從香溪河野外定點(diǎn)監(jiān)測(cè)的18個(gè)水環(huán)境參數(shù)中,篩選出了與表征富營(yíng)養(yǎng)化程度的葉綠素 a濃度這一因子關(guān)聯(lián)度大的Zeu/Zmix、TP、WT、TN/TP、D-Si和SD等6類(lèi)影響富營(yíng)養(yǎng)化的參數(shù)因子。
　　(3)以2008～2010年香溪河庫(kù)灣水環(huán)境

3、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),建立了香溪河富營(yíng)養(yǎng)化 GA-BP預(yù)測(cè)模型,用前一周的Zeu/Zmix、TP、WT、TN/TP、D-Si、SD和葉綠素a濃度等7個(gè)參數(shù)因子預(yù)測(cè)后一周的富營(yíng)養(yǎng)化狀況(葉綠素a濃度),模型檢驗(yàn)結(jié)果表明,模型能大致反映葉綠素a濃度的變化趨勢(shì),但不能對(duì)其量值做出較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè),預(yù)測(cè)效果不太令人滿意。
　　(4)基于同樣的數(shù)據(jù)建立了香溪河富營(yíng)養(yǎng)化GA-SVM預(yù)測(cè)模型,預(yù)測(cè)模型較好地預(yù)測(cè)了葉綠素a濃度的變化趨勢(shì),預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值呈較

4、強(qiáng)的線性相關(guān)關(guān)系,直線斜率為0.86,相關(guān)系數(shù)為R=0.97974。當(dāng)香溪河發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化時(shí)(葉綠素 a濃度大于10mg/m3),模型預(yù)測(cè)的相對(duì)誤差較小,模型預(yù)測(cè)的最小相對(duì)誤差為6.49％,最大相對(duì)誤差為27.94％,平均相對(duì)誤差為14.75％;當(dāng)香溪河未發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化時(shí)(葉綠素 a濃度小于10mg/m3),盡管模型預(yù)測(cè)的相對(duì)誤差較大,但預(yù)測(cè)結(jié)果仍然能反映香溪河未發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化的事實(shí)。
　　(5)從擬合和預(yù)測(cè)方面對(duì)兩種預(yù)測(cè)方法做了對(duì)比,