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《东北农业大学》 2012年
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哈尔滨市区需水量预测研究

张贵杰  
【摘要】:水资源对城市的发展意义重大。对缺水城市需水量预测方法进行研究,提高预测精度,降低预测风险,既可以把预测的结果作为城市供水系统优化调度的基础,为供水系统规划建设提供参考,又可以提高水资源利用的效率,改善城市生态环境,促进社会和谐健康发展。 本文在调查和研究了大量相关文献资料的基础上,总结前人的研究经验,对哈尔滨市区的需水量进行了预测研究。 (1)首先根据统计年鉴和文献资料,将哈尔滨市区需水量分为生态需水量、生活需水量和生产需水量三部分。在对传统的需水量预测方法进行分析后,选取灰色预测模型、BP神经网络和支持向量机分别进行预测。 (2)采用灰色预测模型进行预测时,首先对原始数据进行灰色预测可行性检验,各原始数据序列均通过准光滑性和准指数规律检验。在预测过程中,由于预测误差相对较大,需要对结果进行修正。经分析后,采用马尔科夫链对预测结果进行调整。结果表明,灰色马尔科夫模型在一定程度上克服了灰色预测模型的缺陷,使得模型预测精度明显提高。 (3)采用BP神经网络进行预测时,首先对数据进行归一化处理,将原始数据映射到[0.1,0.6]区间内,使得所建立的模型有良好的外推性。采用该模型分别对生态需水量、生产需水量和生活需水量进行预测,均取得了良好的效果。 (4)采用支持向量机进行预测时,选取径向基函数为核函数,利用交叉验证方法计算模型的均方根误差,采用大范围搜索的方法寻找最优参数,以此为基础构建支持向量回归机模型,分别对哈尔滨市区生态需水量、生活需水量和生产需水量进行预测,效果均良好。 (5)为了提高模型预测的精度,综合多种模型的优点,本文采用组合预测模型。使用线性规划法,以组合模型的误差绝对值之和最小为目标,求得组合预测模型的最优权重。有效避免了某些求权重的方法得不到最优权重的问题。实验结果表明,组合预测模型的结果明显优于单一的预测模型,有效地结合了几种预测模型的优点,是一种行之有效的预测方法。 最后,对预测结果进行了相应的分析:根据模型预测结果,对于如何进一步提高模型的预测精度,给出了一些建议;根据预测结果,对相关部门给出了应对建议。 本文的研究成果,理论上可以为相关领域的研究者提供理论参考,拓展应用于其他领域。实践上可以为哈尔滨市相关部门实施科学管理和宏观指导提供依据,以便适时、适度地采取调控政策,为哈尔滨市的需水量供应提供有效保障。
【学位授予单位】:东北农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TU991.31

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