基于IPSO-ELM模型的调水工程输水损失预测方法研究

作者:赵然杭; 谢文泉; 瞿潇; 储燕; 王兴菊*; 李典基
来源:中国农村水利水电, 2023, (06): 175-182.
DOI:10.12396/znsd.221502

摘要

输水损失对调水工程的效益有重要影响,是调度计划制定的关键参数,准确预测输水损失对制定精细化调水方案,优化调度运行有重要意义。针对输水损失预测方法存在的局限性,提出一种计算精度优、构建效率高、适用范围广的输水损失预测方法:利用相关分析法和主成分分析法进行输水损失影响因素筛选,通过相关分析删除反映信息重复的指标,通过主成分分析筛选出重要性高的指标;基于筛选出的指标体系构建改进粒子群算法优化的极限学习机(IPSOELM)输水损失预测模型。以南水北调东线梁济运河段为例;经筛选,水深、流量、气温和风速为主要影响因素,建立IPSO-ELM输水损失预测模型;使用经过实测资料训练、验证后的预测模型,对不同情境下的数据进行日输水损失预测,并分别与极限学习机(ELM)模型和多元非线性回归(MNR)模型的预测结果对比分析。结果表明:IPSO-ELM输水损失预测模型计算的输水损失量和实际输水损失量十分接近,确定系数为0.962 5,平均绝对百分比误差为1.322%,较MNR模型和ELM模型分别降低了52.89%和51.06%;预测误差主要分布在[-0.25,0.30]万m3内,误差分布范围小于另外两个模型。即IPSO-ELM模型预测精度和泛化能力均优于另外两个模型,证明该方法是合理可行的,可用于计算不同调水情境下的输水损失,为水资源调度提供更加精确的水量信息。

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