基于小波分析的NARX神经网络在水位预测中的应用

高精度的水位预测能为防洪决策、水资源管理等提供重要的调度依据,减少洪旱灾害损失。为提高预报精度,提出一种基于小波分析的NARX神经网络模型(DWT-NARX),综合考虑洪泽湖入湖流量、出湖流量、周边用水、前期水位等因素,对洪泽湖日水位进行预报,并与BP神经网络、NARX神经网络模型进行比较。结果表明,三种模型在短历时预报中均取得了较好的模拟预测效果。当预见期为1或2天时,Nash-Sutcliffe效率系数均大于0.9,合格率大于85%;当预见期超过3d,NARX模型在水位变幅较大的时段预测结果变差,BP模型出现严重的震荡现象,NARX和DWT-NARX模型结果均优于BP神经网络,DWT-NARX在整体上结果最优。研究成果可为洪泽湖的水位预报提供一定的参考价值。     

小波神经网络在径流预测中的应用

将小波分析与传统的BP神经网络模型进行组合,提出了一种新的径流中长期预测方法。该方法对年径流序列进行Mallat小波分解,将分解后得到的不同尺度下的低频成分和高频成分分别进行Mallat算法重构,对重构系列采用BP神经网络模型进行预测。采用黄河三门峡站1470-2002年的年径流资料进行模型的预测和检验,并与传统的BP神经网络模型进行比较,研究结果表明小波神经网络在径流预测中具有较好的预报精度,可以成功地用于径流模拟和预测。     

小波神经网络在径流预测中的应用研究

将小波变换应用到径流序列分析中,获得了黄河陕县水文站109年径流序列的组成情况和变化趋势。用BP神经网络与小波变换相结合,对该站109年径流序列进行了研究,认为：①小波网络预测模型是综合小波变换与神经网络两者优点而形成的一种数学建模分析方法;②小波神经网络的建模算法可有效提高预测精度;③小波神经网络预测中一些数据的预测结果欠佳,其原因主要是由于不存在理想的数字滤波器和误差累积所致。对影响结果的因素进行了分析,并对神经网络、小波神经网络在径流分析中的应用做了评价。     

遗传小波神经网络在大坝变形预测中的应用

针对传统的数学统计模型无法完全描述大坝变形量与多种荷载因素之间非线性映射关系的缺点,引入了一种基于遗传算法的小波神经网络模型,利用该模型对小波神经网络的初始权值、尺度因子进行全局优化搜索,克服了BP神经网络初始化的随机性以及网络易陷入局部极小值的不足,将该模型运用于大坝坝顶的径向、切向位移预测,结果表明,遗传算法优化的小波神经网络模型结构稳定性更好,预测精度较BP神经网络模型、小波神经网络模型有较大提高。     

小波神经网络模型在地下水预测中的应用

应用小波神经网络模型对辽中平原地区地下水进行预测,并结合区域内实测的地下水水位井观测数据,分析了小波神经网络模型在地下水预测的适用性。研究结果表明:小波神经网络模型在辽中平原地区地下水预测具有较好的预测精度,预测和实测地下水水位之间的相对误差均在15%以内,绝对误差在0.08~2.39mm之间。研究成果对于辽中地区地下水预测具有参考价值。     

改进Elman神经网络在径流预测中的应用

针对传统静态前馈神经网络动态性能较差的缺点,提出一种基于遗传算法（GA）优化Elman神经网络连接权值的GA-Elman多元变量年径流预测模型.以新疆伊犁河雅马渡站径流预测为例进行实例分析,并构建传统Elman,传统BP和GA-BP多元变量年径流预测模型作为对比模型,预测结果与文献IEA-BP网络模型预测结果进行对比.结果表明:①GA-Elman模型的拟合及预测效果略优于文献IEA-BP模型,该模型用于多元变量年径流预测是合理可行的,具有较好的预测精度和泛化能力.②在相同网络结构及传递函数等条件下,GA-Elman模型的预测精度和泛化能力优于GA-BP模型,传统Elman模型优于传统BP模型,表明具有适应时变特性的Elman反馈动态递归网络预测性能优于BP网络;GA能有效优化Elman神经网络连接权值,使网络的预测精度和泛化能力有了较大提高.     

天然河道水位流量预测模型分析

本文提出BP神经网络河道流量水位预测模型,以榆树沟站流量水位预测为例进行分析。采用循环算法确定最佳BP神经网络结构,并在相同网络结构及期望误差等条件下,构建BP神经网络河道流量水位预测模型。结果表明:BP神经网络用于河道流量水位预测是合理可行和有效的,预测准确度可达到92.3%,可为水文预测预报提供新的途径和方法。且BP神经网络模型具有计算简便逼近能力强收敛速度快,能有效避免局部极值等特点,有着广阔的应用前景。     

年均径流预测的遗传神经网络模型研究

为了进一步提高BP网络模型对径流预测的精度,采用遗传算法优化了BP网络初始的权值和阈值。实例研究结果表明:该方法克服了传统BP网络极易陷入局部极小值点等缺点,提出的遗传神经网络预测模型能够提高预测精度。     

神经网络模型在水文模拟中的应用研究

针对传统BP神经网络模型存在收敛精度不高,引入小波函数对传统BP神经网络模型节点计算方法进行改进,并将改进的BP神经网络模型用于大洋河水文模拟研究中。研究结果表明:改进的BP神经网络模型可改变传统神经网络模型的收敛精度,在大洋河流域洪水尺度水文模拟中,相比于传统BP神经网络模型,模拟精度得到明显提高。     

小波变换结合BP神经网络进行径流预测

对BP神经网络和小波变换结合BP神经网络这两种方法在径流预测方面做了一些比较,认为在缺乏降雨、温度等相关资料的情况下,单从径流资料出发用BP神经网络进行径流预测,效果并不理想;而通过小波变换把径流序列分解为多个频率成份的叠加,再由神经网络对小波系数进行预测,最后重构出预测的径流序列的方法取得的效果较好.同时还就小波变换结合BP神经网络方法,比较了不同网络结构对径流预测效果的影响,其结论可作为对径流序列预测研究的一种参考.     

遗传算法改进神经网络模型在太子河流域径流预报中的应用

本文对用遗传算法(GA)改进的神经网络的算法进行了分析,建立了用GA寻求权重的前馈网络模型(简称模型I)和用GA优化初始权重的前馈网络模型(简称模型Ⅱ)。对太子河流域的5个计算单元前35年年径流量进行了模拟和用后10年资料对模型进行了检验,并与传统的BP神经网络模型进行了比较。结果表明:模型I对历史样本拟合较差,但其预报效果优于模型II和传统的网络模型。模型II和未改进的网络模型效果相似,精度有所提高。     

RBF与GRNN神经网络模型在城市需水预测中的应用

针对需水量预测具有受诸多因素影响的复杂、高维和非线性等特性,本文基于RBF与GRNN神经网络算法原理,构建RBF与GRNN神经网络需水预测模型,将模型应用于城市需水预测中,并与基本BP神经网络模型以及灰色GM(1,1)需水预测模型的拟合、预测结果进行了对比分析.结果表明:①RBF与GRNN神经网络模型有着较高的拟合、预测精度,平均相对误差均在5％以内,表明研究建立的RBF与GRNN神经网络模型应用于需水预测是合理可行的,模型泛化能力强,预测精度高,算法稳定,与基本BP网络算法相比,RBF与GRNN网络模型还具有收敛速度快、调整参数少和不易陷入局部极小值等优点,可以更快地预测网络,有着良好的应用前景.②相对而言,RBF与GRNN神经网络模型预测精度要优于基本BP网络和灰色GM(1,1)模型.     

快速BP算法在年径流预测研究中的应用

中长期径流预测是水资源研究领域的一项重要内容,本文针对汾河上游兰村站的径流量进行预测。建立三层BP神经网络模型,采用Levenberg-Marquardt(LM)法对模型进行训练。结果表明:模拟和预测的结果精度较高,满足精度要求。LM-BP神经网络模型在汾河上游兰村站的径流预测中是可行的,研究结果可为区域水资源规划管理提供科学依据。     

基于BP神经网络和遗传算法的丰满水库洪水预报模型研究

根据丰满水库的流域特性,尝试使用BP神经网络模型进行洪水预报。针对随机生成网络权重的盲目性,采用遗传算法进行初始权重优化。通过历史洪水检验,证实此模型在丰满水库的洪水预报中有很高的预报精度和应用价值。     

基于GA-Elman神经网络模型的年径流预测

针对传统神经网络模型静态性及训练算法易陷入局部极值的缺陷,为了实现神经网络训练全局寻优,提高模拟精度,并使网络结构能动态反映年径流系列的时变特性,本文以年降雨及气温作为输入因子、年径流量为模型预测对象,结合遗传算法和Elman神经网络各自的优点,采用遗传算法对网络权值阈值全局优化,通过二者的耦合构建了GA-Elman年径流预测模型。利用构皮滩站1961—2015年的径流系列对模型进行了训练及测试,并对各模型预测性能比较分析。结果表明:GA-Elman模型预测平均相对误差5.29%、均方根误差55.81 mm,效果良好,对于径流预测具有实用价值;神经网络模型预测精度优于基于线性方法的模型,预测平均相对误差从12.01%降至7.07%以下;采用遗传算法改进神经网络权值阈值优化过程,预测平均相对误差从7.07%降低到5.29%,可明显提高模型泛化能力,从而改善径流预测效果。     

小波网络模型在年径流预测中的应用

结合人工神经网络（ANN）的较强非线性逼近功能和自学习、自适应特点。充分发挥两者优势，将小波分析与人工神经网络进行耦合（即小波网络模型）。将非线性时间序列实行小波变换．再以小波变换序列作为ANN的输入、原始时间序列作为ANN的输出，最后训练网络并进行预测。     

BP神经网络预测河流月径流量

河流的月径流量是随机变化的，影响因素很多，如人类活动、降雨、下垫面的土壤、植被覆盖情况。利用人工神经网络理论建立BP（Back-Propagation，反向传播方法）网络预测模型，用该模型对河流的月径流量进行预测，BP神经网络模型计算快速，占用内存小，还有很好的容错性，可以得到比较理想的结果，精度高，可靠性好。模型建立之后，将其用于实例，通过对大量样本进行很多次的训练学习，得到训练好的BP网络模型，最后进行预测，得到令人比较满意的结果。     

不同组合小波神经网络模型对径流预测的适用性

针对水文时间序列的非平稳性特征,以长江三峡宜昌站1904~2003年年平均流量为例,分别建立了小波分析（WA）与BP神经网络和径向基函数神经网络（RBF）耦合的预测模型,探究了两种组合模型的预测效果,并与传统的单一人工神经网络模型对比;并采用5种常见的预测性能评价指标分析预测效果。结果表明：组合模型预测成果的精度较单一模型显著提高;组合和单一模型中RBF网络模型均优于BP网络模型;小波径向基函数神经网络组合模型具有较优的预测精度和泛化能力,是提高预测精度的有效方法,在径流预测中具有可行性。     

基于混沌的大坝监测序列小波RBF神经网络预测模型

本文结合混沌理论、小波分解与重构,以及径向基函数(RBF)神经网络的优点,提出了一种基于混沌的大坝监测序列小波RBF神经网络预测模型。该模型主要利用小波分析将大坝监测序列分解为趋势项和细节时间序列,并利用RBF神经网络和基于RBF神经网络的混沌理论对两种时间序列进行预测,最后通过小波重构得到预测值。实例分析表明,本模型能够克服监测序列中的噪声干扰,反映大坝监测序列的多尺度特性,对监测数据的预测精度较高,可应用于实际工程。