基于遗传算法优化的小波神经网络在地下水位预测中的应用

地下水位是衡量生态环境优劣和地下水资源的一个重要指标.地下水位下降,将引发地面沉降、地面塌陷和降落漏斗等.因此,地下水位预测对保护地质生态环境和实现地下水资源严格管理至关重要.由于BP算法存在极易收敛于局部极小点与过拟合等缺点,导致网络泛化能力不足,本文在构建小波神经网络基础上并引入遗传算法加以优化,以解决上述不足,并与BP和WNN对比预测了天津市深层承压水水位.预测结果表明,GA-WNN模型拟合精度较高,模型的预测能力有较大幅度提高.     

基于遗传算法的地下水位动态预测双线性模型

提出了建立双线性模型(BM)的一套简便通用的方法。用加速遗传算法可同时估计BM 模型各参数,成功地解决了BM建模这一难题,为BM模型的广泛应用提供了新工具。实例计算 结果说明:用这套方法预测地下水位动态是可行而有效的;通过利用预测过程中产生的残差信 息进行反馈矫正,保证了BM模型劫高的拟合精度和稳健的预测性能,增强了对复杂非线性动态 系统的适应性。     

白城地区地下水位动态分析

根据地下水位观测、气象、水文等资料与开采量,结合水文地质与地貌条件进行分析,总结影响该区地下水动态的主要因素有气象、水文、人为等因素,并阐述了地下水位动态成因类型及分布规律。     

加速遗传算法在速度反演中的应用

这里介绍一种加速遗传算法,该算法通过提高计算效率改善了标准遗传算法,加速遗传算法在速度反演应用中具有更高的实用价值。加速遗传算法在每次加速循环中进行一次迭代,用部份最佳个体的边界值优化搜索范围,大大地提高了计算效率。在迭代完成后,进行混沌优化以提高反演精度。二种算法的反演计算结果说明,加速遗传算法性能优于标准遗传算法,无论针对简单速度模型还是复杂速度模型,加速遗传算法都是适用的。     

SOM-RBF神经网络模型在地下水位预测中的应用

利用自组织映射(SOM)聚类模型优化径向基函数神经网络(RBFN)隐层节点的方法,减小了RBFN由于自身结构问题在地下水水位预测中产生的误差。采用SOM对已有样本进行聚类,利用聚类后的二维分布图确定隐层节点的数目,并根据聚类结果计算径向基函数的宽度,确定径向基函数的中心,由此建立SOM-RBFN模型。以吉林市丰满区二道乡为例,采用2000—2009年观测的地下水位动态资料,利用SOM-RBFN模型对地下水位进行预测,验证其准确性,并分别以5、7、10a的地下水位动态数据为研究样本建立模型,考查样本数量对预测结果的影响。研究结果表明:SOM-RBFN模型预测地下水水位过程中,均方根误差(RMSE)的均值为0.43,有效系数(CE)的均值为0.52,均达到较高标准,因此SOM-RBFN模型可以作为有效而准确的地下水水位预测方法;同时RBF7的RMSE和CE均值分别为0.38和0.68,结果优于RBF5和RBF10,这就意味着在模型计算中样本数量不会直接影响预测结果的精度。     

移动平均法在地下水位动态预测中的应用

移动平均法是一种简单的自适应预测模型,它具体可以分为一次移动平均法和二次移动平均法。讨论用二次移动平均法来预测地下水水位动态变化趋势的方法-趋势外推法。预测未来地下水位埋深。     

遗传算法在非线性地下水经济管理模型中的应用

通常采用基于梯度的数学规划方法求解地下水管理模型,如线性规划和非线性规划。但对于高度非线性、非凸的优化问题,尤其是涉及到经济或环境的地下水管理模型,传统方法难以有效地寻找全局最优解。本文介绍了一种求解非线性地下水资源管理模型的遗传算法,并以山东羊庄盆地分布参数地下水系统非线性管理模型为例,给出了用遗传算法在求解这类问题的一般步骤。结果表明该方法能快速有效地找到全局最优解。     

二元插值函数在地下水位计算中的应用

地下水位值接关系到地下水流数值模拟的精度,在传统地下水位计算中常常用一元线性行值法,实际上,地下水面是一连续变化的曲面,按传统方法计算,不符合客观实际,影响数值模拟的精度,本文着重介绍了二元插值函数计算地下水位的原因及其评价方法,并将此方法运用到中国科学院长春地理研究所国家“九五”农业科技攻关大安试验示范区地下水位计算工作中,证明其具有较高的实际应用价值。     

基于智能算法的地下水位动态预测模型的建立与应用

地下水系统是一个高度复杂系统,地下水位与其影响因素之间存在非线性映射关系。本文分析了BP神经网络的缺陷和遗传算法的特点,根据区域水文特征,提取了地下水位的主要影响因子,建立了基于GA和BP的地下水动态预测模型,并应用于某水源地的地下水位动态预测中。结果表明,该模型收敛快、预测精度高,具有良好的推广应用前景。     

地下水位在非饱和水流数据同化中的应用

为理解地下水位观测信息在非饱和水流数据同化中的数据价值,建立了基于地下水位动态观测信息的一维饱和-非饱和水流集合卡尔曼滤波,通过虚拟数值实验检验了地下水位观测信息在非饱和水力参数估计和水分校正中的潜在价值。研究结果表明:在以地下水位为唯一观测数据时,同时更新参数和水头比仅更新水头能更好地校正土壤剖面的水头分布;当多层单个水力参数未知时,地下水位观测可以为参数估计提供有效信息;当多层多个参数未知时,地下水位与多层多个参数之间的复杂关系导致观测信息难以估计出最优的(唯一的)参数值;地下水位可作为辅助信息,与含水量观测等信息联合运用改善参数估计和含水量预测精度。     

改进的模拟退火遗传算法在地下水管理中的应用

对于高度非线性、非凸的地下水管理模型,传统优化方法难以找到全局最优解。本文采用模拟退火遗传算法求解地下水管理模型,并从三个方面对算法进行改进:引入小生境技术,采用自适应交叉和变异概率,在选择过程中采用最优保存策略,从而提高算法的全局寻优能力和收敛速度。采用惩罚函数法处理约束条件。用Fortran 90语言编制了计算程序,并通过Schaffer测试函数验证了该算法不仅具有强大的全局寻优能力和局部搜索能力,而且具有较快的收敛速度和较高的优化精度。将该算法应用到某研究区地下水管理中,取得了较好的效果。     

改进的遗传算法在堆石体参数反演中的应用

在研究堆石坝问题中,堆石体参数的合理估计非常重要,根据工程实测值反演堆石体参数不失为一种有效估计参数的新思路。在传统遗传算法操作过程中,引入模拟退火的Metropolis接受准则,并结合系统识别的基本原理改进了遗传算法。将改进的新算法应用于堆石坝主要堆石料的参数反演,结果显示其误差很小、收敛速度快、精度高的优越性,克服了传统的梯度优化方法和单纯形法所具有的搜索速度随反演参数增多呈级数减慢、容易陷入局部极值点和误差传递导致不收敛等缺点,值得在本领域参数优化中推广。     

乾安县地下水位动态变化特征及成因分析

依据乾安县2006至2016年地下水位动态监测资料,分别选择潜水观测井和承压水观测井进行研究,总结出研究区潜水地下水位动态变化特征为降雨渗入-径流-蒸发型,承压水地下水位动态变化特征为越流-径流型、径流-开采型和开采型。潜水地下水位动态变化受气象等自然因素影响明显,承压水地下水位动态变化受开采人为因素影响明显。近十年来,研究区地下水位呈现整体下降,特别是在集中开采区,地下水位降幅最大。研究结果可为地下水资源合理开发利用提供科学依据。     

地质统计学方法在地下水水位估值中应用

对于许多区域水资源或水环境问题,地下水水流模拟往往要采用数值方法,需给出每个节点上初始水位值,以反映流场的初始状态。另外,地下水水位动态长期监测分析,需由观测点水位估计任一点的水位。文中阐述了地下水水位估值的地质统计学方法－泛克立格法原理,以河南省焦作市修武段地下水数值模拟分析区为例,分析了用一次、二次漂移的泛克立格方法模拟地下水初始流场的估值情况和对真实流场特征的反映情况。指出在进行区域地下水位     

地下水流线的数值算法研究

地下水流线的生成是数值模拟结果显示中的一个重点。根据地下水流线可方便分析地下水的运动态,而常见的工具不能满足要求。论文探讨并提出了流线的“质点追踪”生成算法,这为流线数据可视化显示及其地下水年龄计算提供了一定的依据。最后,进行了实例研究,结果显示了设计算法的正确性。     

水位自动记录仪及其在地下水位动态监测中的应用

水位自动记录仪是由澳大利亚开发的较为先进的水位自动记录仪器,应用于地下水位动态监测中,可以更为便捷获得地下水位动态、准确和实时数据,有较为广阔的应用前景。     

河南某大型裂隙岩溶水源地地下水位动态分析

青多水源地岩溶地下水是济源市的主要供水水源,研究其地下水位动态变化特征及影响因素对地下水资源合理开发及生态环境保护意义重大,探明蟒河口水库是否补给水源地对城市安全供水具有重要意义。依托河南某大型裂隙岩溶水源地多年逐月（1994年6月—2019年12月）地下水位动态监测资料,对不同阶段、不同时段的地下水位动态进行分析,采用逐步回归分析方法定量确定水源地地下水位动态的影响因素,建立水位动态预测的逐步回归方程。结果表明:①第一阶段（蟒河口水库蓄水前）,水源地地下水位主要受降水和开采影响。其中,第1时段（1994年6月—2005年12月）,水源地开采量约2×104 m3/d,地下水位主要受降水量影响,开采量影响较小;第2时段（2006年1月—2014年8月）,水源地开采量由2.2×104 m3/d逐渐增大到约6.5×104 m3/d,地下水位受开采和降水双重因素影响,总体呈现下降趋势。②第二阶段（蟒河口水库蓄水后）,水源地开采量由2014年8月的6.5×104 m3/d增大到2019年6月的8.8×104 m3/d,岩溶地下水位不降反升,其水位主要受蟒河口水库蓄水和降水影响,开采量影响甚微。在不考虑蟒河口水库蓄水影响的情况下,应用建立的逐步回归方程对水源地地下水位进行预测,蟒河口水库蓄水后实测的水源地地下水位高于预测水位,并从水源地水文地质条件、蟒河口水库蓄水水位、水质特征等方面论证了蟒河口水库的补给效果。本研究可为水源地地下水资源评价、水资源可持续利用和管理提供科学依据,也可为类似地区地下水动态研究提供参考。     

用十进制遗传算法识别泰斯模型参数

提出了用十进制遗传算法识别泰斯模型参数的方法和步骤,并给出了计算实例。本方法和传统的配线法与高斯牛顿法相比,具有更好的确定性和更高的精度。十进制遗传算法的主要优点在于采用十进制编码表达实际问题比较简单,算法的平均效率高,特别是对于高维和复杂优化问题。