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基于NARXNN模型的降雨—水位关系研究
  • ISSN号:0469-5097
  • 期刊名称:《南京大学学报:自然科学版》
  • 时间:0
  • 分类:P338[天文地球—水文科学;水利工程—水文学及水资源;天文地球—地球物理学]
  • 作者机构:[1]南京大学表生地球化学教育部重点实验室,南京210023, [2]南京大学地球科学与工程学院水科学系,南京210023
  • 相关基金:国家自然科学基金青年科学基金(41201022); 国家水体污染控制与治理科技重大专项(2014ZX07204-005)
中文摘要:

近年神经网络模型的发展为降雨—径流这一复杂的水文非线性过程的模拟提供了一种新的解决思路.本文基于淮河流域下游区滨海站2010—2012年的降雨及水位日资料,应用带外部输入的非线性自回归神经网络模型(Nonlinear AutoRegressive models with eXogenous input Neural Network,NARXNN),构建了以降雨为外部输入的淮河下游区降雨—水位关系模拟模型.设计了不同参数组合的正交模拟实验,采用相关系数,均方误差和平均绝对差评判模型的拟合优度,对模型参数进行优选,实验结果表明节点数对模型的拟合优度影响最大,当激励函数为logsig,节点数为7,延时阶数为4,隐含层数为9时,模型模拟效果最优.根据优化的参数组合,利用NARXNN模型对淮河下游区滨海站和长江下游区黄桥站的水位过程进行了模拟,结果表明该模型具有很强的鲁棒性.

英文摘要:

In recent years,rapid developments of Artificial Neural Networks(ANN)offer a novel approach for handling complex non-linear system like the rainfall-runoff relationship.This study built a rainfall-water level relationship model based on daily observation data of rainfall and water-level at Binghai station of Huai River during 2010-2012 year as well as Nonlinear AutoRegressive models with eXogenous input Neural Network(NARXNN)taking rainfall as the exogenous input.Reduced orthogonal test was designed and performed to save calculation time,since full factor experiments are highly time-consuming.The model was then calibrated with multiple goodness-of-fit criteria including correlation coefficient,mean square error and mean absolute error.The results show that model fitting is the most sensitive to node number;the model accuracy is the best when the activation function is logsig,the node number of hidden layers is 7,the input delays is 4and the hidden layer number is 9.Then the rainfall-water level re-lationship was set up in the lower reaches of Huaihe River Basin and Yangtze River Basin,respectively,and the simulated results fitted the measurements well.It suggests that our model is robust in different hydro-meteorological environments.

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期刊信息
  • 《南京大学学报:自然科学版》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中华人民共和国教育部
  • 主办单位:南京大学
  • 主编:龚昌德
  • 地址:南京汉口路22号南京大学(自然科学版)编辑部
  • 邮编:210093
  • 邮箱:xbnse@netra.nju.edu.cn
  • 电话:025-83592704
  • 国际标准刊号:ISSN:0469-5097
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1169/N
  • 邮发代号:28-25
  • 获奖情况:
  • 中国自然科学核心期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:9316