指数平滑法在水质预测中的应用

指数平滑法是一种时间序列方法，本文简要介绍了该法的原理及建模、预测和精度分析的过程，并以莆田市东圳水库出水口处近７年的高锰酸盐指数的时间序列为例，对该法的应用效果进行探讨。     

基于概率组合的水质预测方法

当前水质预测研究中,组合预测缺少一般框架性组合方法,概率性预测多以水质指标服从某种概率分布为前提.针对这一状况,提出了一种概率性组合预测方法.组合预测采用优势矩阵法对预测结果加权融合,能够有效改善预测效果,并可以进一步扩展新方法;概率性预测基于对历史预测的统计,并对其进行有效性检验,进而给出水质指标在一定置信度下的区间估计.将基于灰色模型群法和指数平滑法的概率组合预测方法应用于浙江鸠坑口进行预测实验,实验结果表明,组合预测方法的总体预测效果优于单一预测方法,统计概率有效性可以得到验证并且能够有效给出一定置信度下水质指标波动曲线的包络线.概率组合预测可以有效优化预测精确度和稳定性,能够成功给出概率性的预测结果,为进一步决策奠定了基础.     

Markov灰色残差GM(1,1)模型在滇池观音山断面水质预测中的应用研究

选用2005年-2014年观音山断面水质自动监测资料,利用灰色残差修正GM(1,1)模型对滇池观音山断面pH、DO、CODMn、NH3-N 4个指标2015年、2016年浓度进行预测.结果表明:传统的GM(1,1)模型存在较大预测误差;pH和DO浓度的预测可使用GM(1,1)一次残差修正模型;CODMn和NH3-N浓度的预测可使用GM(1,1)二次残差修正模型.预测2015年观音山断面pH、DO、CODMn、NH3-N年平均浓度分别为8.89、7.96 mg/L、8.9 mg/L、0.31 mg/L;2016年观音山断面pH、DO、CODMn、NH3-N年平均浓度分别为8.92、7.89 mg/L、9.17 mg/L、0.34 mg/L.     

指数平滑和GM(1,1)组合法在水质预测中的应用——以邕江水源地铁、锰浓度为例

铁、锰超标已成为近几年南宁市区邕江水域污染的主要问题.文章运用了GM(1,1)预测模型和三次指数平滑法基础上的组合预测方法,用于预测今后几年邕江水源地的铁、锰浓度.采用2001-2005年邕江陈村水源地的铁、锰浓度数据分别建立邕江陈村水源地水质预测的GM(1,1)和三次指数平滑模型,计算出2006-2008年铁、锰浓度...     

混沌理论在水质预测中的应用初探

基于混沌理论、相空间重构思想和嵌入理论分析涟水流域溶解氧的时间序列,计算吸引子维数和最大的Lyapunov指数,研究河流水质系统的复杂性特征。结果表明,河流水质时间序列具有混沌特性,其外在表现为貌似随机的无规则特点;但系统本身内在的、固有的规律(表现在最大的Lyapunov指数),表明短期预测河流水质变化是可行的,并应用混沌相空间模线性回归模型进行了短期预测,其预测结果对涟水流域的水质管理和控制具有一定的参考价值。     

基于改进灰色与广义神经网络的火电行业NO_x排放组合预测

为解决区域火电行业NOx排放量的预测问题,在原始灰色模型基础上做出改进,提出了基于指数平滑的改进灰色模型,并将该模型与广义神经网络相结合,建立了基于改进灰色与广义神经网络的组合预测模型。以1998—2011年火电行业NOx排放量数据为基础,对提出的组合预测模型与灰色模型和广义神经网络模型的预测结果进行了对比。结果表明:建立的组合模型预测结果更为精准,能够更有效应用于区域火电行业NOx排放量的预测问题。     

多元线性回归与灰色联合模型在湖泊水质预测中的应用

根据对湖泊水体中所含高锰酸盐指数、氨氮、总磷等主要化学指标及其相关因素人口、工业产值和污水排放量的数据,采用了多元线性回归方法建立了湖泊水质预测的数学模型。并用多元线性回归和灰色模型联合的方法进行实际预测,多元线性回归模型通过F检验认为回归方程的效果比较显著,灰色模型精度检验达到二级,收到了良好效果。     

最优组合预测模型在城市生活垃圾清运量中的应用

为了比较客观地反映我国城市生活垃圾清运量的发展趋势,在灰色预测、后退法回归和多元回归三种预测方法的基础上提出了我国城市生活垃圾产生量的线性及非线性的最优组合预测模型。文章以我国1998～2006年的城市生活垃圾清运量为基础,通过实例对模型精度进行了分析,结果表明,预测值与实际结果具有良好的一致性,模拟精度达到0.1%,在此基础上对中国城市生活垃圾未来近几年的变化趋势做出预测。     

基于指数平滑技术的水体污染灰色预测模型及应用

文章在分析传统灰色GM（1,1）预测模型所存在的缺陷基础上提出采用指教平滑技术和灰色理论相结合的方法构建一新的ES—GM（1,1）预测模型。新的预测模型通过指数平滑技术和二次累加生成技术将原始的水质污染监测数据进行处理挖掘数据序列潜在的规律性,以2001年到2007年长江南京段水质主要污染监测数据作为实例和传统预测模型进行对比分析计算,结果证明新ES—GM（1,1）的预测模型精度大大提高。长江南京段水质污染预测计算结果表明如果不采取有效的污染预防和控制措施,到2012年COD蜊和BOD5年平均浓度值将分别上升到1．791mg/L和2043mg／L。     

一个三维水质预测模式在茂名近海的应用

通过建立一个三维陆架海数值模式来预报近海潮流、COD和油类浓度的对流扩散,并应用于沿岸海区—茂名近海海域的工程前期数值预测。预测结果表明,海区潮流的涨落与实测结果吻合;污染物在近海对流、扩散情形基本合理。这表明该模式可适合应用于河口、近岸等涉海海洋工程海域的流场及水质的三维数值预测,为相关的水动力环境要素和水质影响评价提供一定的参考价值。     

BP神经网络在再生水补给密云水库水质评价中的应用

基于环境质量基本模型,将补给的再生水视为点源污染,建立了再生水补给后的湖库污染物浓度变化模型.在得到补给后主要污染物稳定浓度的基础上,建立BP神经网络模型,使用随机数发生器生成随机数据作为模型的学习样本和检验样本以满足BP模型对样本数量的需求.使用BP模型对再生水补给后的水质进行评价,评价结果证明了再生水补给的可行性与相对安全性.     

基于CMAQ模式产品的福州市空气质量预报系统

利用CMAQ(Community Multiscale Air Quality Model)模式预报产品和福州市2007年1月至2010年6月大气污染物的观测资料以及常规地面气象观测资料,根据动力-统计相结合的预报方法,通过多元线性逐步回归,建立不同天气系统下CMAQ模式产品和多类预报因子相结合的日污染物浓度预报模型.结果表明,影响福州市的天气系统共分为大陆高压、副热带高压、切变、暖区辐合、高空槽、台风和热带辐合带7类天气型.在暖区辐合、高空槽和大陆高压控制下,福州市的空气质量较差,而副热带高压和台风系统影响时,福州市的空气质量最好.日污染物浓度预报方程置信度均为P=0.000,模型有统计学意义.利用模型对2010年7~12月福州市各污染物浓度进行预报效果回代检验,模型对PM10的污染指数等级预报正确率达到了71.3%,对SO2和NO2的级别预报正确率达到了100%,日预报综合评分平均达88.8分.     

基于水质模型的海湾填海岸线选择

在应用水动力学模型预测海湾余流分布的前提下，讨论了深圳湾北岩填海后污染物迁移规律的一些变化，并采用水质模型分析了海湾的水质变化。根据浓度场的迭加原理，计算了各种岩线方案下海湾可利用的环境容量。通过对不同环境要求的各种岩线方案之比较，给出了协调诸要求的相对较优岸线。     

结合生态需水的黄河水资源水质水量联合评价

在分析河水满足人类用水和河道生态功能需水双重功能的前提下,提出了河水生态功能强度的概念,以及结合生态需水的流域水资源数量与质量联合评价的方法.根据黄河流域1997-1999年间主要水文站点逐月的水质监测数据、水文数据及各取水口逐月的取水量数据,结合生态需水对黄河流域的水资源进行了水质水量综合评价.结果表明,河水生态功能强度的时空分布不均,这与水量和水质的时空分布相关.在1997、1998和1999年,黄河总可利用水资源量分别为371.17×108、425.50×108和500.64×10 m3,其中具备河道生态功能的水资源量分别为129.51×108、151.51×108和205.88×108m3,远远小于维持河道生态系统健康所需的水资源量230.60×108m3,导致了黄河断流和其它生态环境问题的出现.     

浅水湖泊群水质模型的近似解析解法

为了实现在一般微机上也能模拟浅水湖泊群的水质变化，从水质变化的基本控制方程出发，根据浅水湖泊群的水流特征与污染物迁移特性，首先建立了浅水湖泊群ＢＯＤ－ＤＯ模型，然后针对恒定水流和污染源稳定排放污水的情形，把处于湖泊边界上的污染源所面临的湖面视为半无限区域，并考虑到浓度的可叠加性，提出了浅水湖泊群ＢＯＤ－ＤＯ模型的近似解析解法。实例结果表明，这种解法计算工作量和存储量都较小，在一般微机上即能进行，且计算准确度基本上能满足工程实际要求。     

污水回用中的循环浓缩水质模型与污水回用率

污水回用中因循环浓缩,存在着水质变差问题．探索其变化规律,定量确定运行参数,做到既节水又保证回用水质合格、稳定,具有重要理论和实用意义．通过数学归纳法推导出一个循环浓缩水质数学模型和计算杂用水质和污水回用率的公式．应用该模型,以厕所污水回用为例,就污水水质、污染物去除率、处理水质和杂用水质标准对杂用水质、污水回用率的影响进行讨论．结果表明,在符合城市杂用水水质标准的前提条件下,分别按生化需氧量、浊度、氨氮及色度等水质指标计算得出的污水回用率是65．3％,82．9％,57．5％和37％．在厕所污水回用中,色度为水回用率的限制指标．由于色度指标的限制,经计算水循环厕所的污水回用率一般不宜超过40％。     

基于未确知数学理论的水质风险评价模式

基于水质风险评价系统具有未确知性的特点,运用未确知数学理论,在确定性水质风险评价模式的基础上,建立了未确知性水质风险评价模式.该模型对水质风险评价的结果不仅得到了水质风险度及其相应的可信度值,同时也确定了水质风险度超过规定限值时的超标可信度.将模式应用于某市饮用水地下水源中,对污染物6价铬进行水质风险评价,结果表明,在该市水源中污染物6价铬通过饮水途径所致风险度介于3.90×10-5～4.09×10-5a-1范围内的可能性最大,且其相应的可信度为24.94%;此水质风险度已超过瑞典环保局、荷兰建设和环境部推荐的健康危害风险度最大可接受限值1.0×10-6a-1,相对于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受限值5.0×10-5a-1,该市水源水质由污染物6价铬所致的风险度在一定程度上超标,超标可信度为35.31%.     

海域水质模型参数动态反演方法研究初探

海域水质模型长周期数值模拟中,模型参数全时段统一赋值的方法忽略了参数随时间动态变化的物理特性,降低了模型的可靠性,增加了海域水质模型验证工作的难度.本文建立了将数据驱动模型和水质模型有机结合的参数动态反演的新方法:以水质模型多参数设计工况的数值模拟,构建海域内部观测点污染物浓度响应解集,并将解集划分为若干时段;应用基于人工神经网络的数据驱动模型归纳建立观测点每一时段内污染物浓度同多个模型参数之间的非线性关系;将实测资料带入关系中,进行模型参数随时间变化的动态反演.以渤海海域水质模型为例,采用“孪生”实验验证参数动态反演新方法的可行性,结果表明该方法是有效的,能够保证模拟周期内较高的数值精度,提高了模型的准确性.     

水质富营养化程度的人工神经网络决策模型

为了对水质富营养化程度进行综合评价,提出水质富营养化决策的人工神经网络模型,用此模型研究我国17个湖泊的富营养化状况,通过期望输出值的选取和对未知水体的评价原则充分体现了水质富营养化各等级之间的模糊性,正确地反映了水质富营养化作用的内部机理。