2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、本課題來源于國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)“南四湖退化濕地生態(tài)修復(fù)及水質(zhì)改善技術(shù)與示范課題”(課題編號(hào)為2009ZX07210-009)中的子任務(wù)“水質(zhì)水量調(diào)度方案的研究”。課題組成員在前期已利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了新薛河人工濕地預(yù)測模型,模型的預(yù)測結(jié)果較好。但在對模型進(jìn)行驗(yàn)證和應(yīng)用的過程中,發(fā)現(xiàn)模型存在邊界問題,該問題會(huì)導(dǎo)致所建模型的預(yù)測值與實(shí)際值間的誤差偏大,降低了模型的準(zhǔn)確性及實(shí)用性,且極有可能影響網(wǎng)絡(luò)的收斂性和精度。
 

2、 因此,本文從系統(tǒng)科學(xué)的角度出發(fā),以南四湖新薛河人工濕地為研究對象,首先通過對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型的構(gòu)建機(jī)理和模型邊界問題進(jìn)行理論研究,論證了采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行人工濕地水質(zhì)水量預(yù)測的可行性,并選擇BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立人工濕地預(yù)測模型;探討了模型邊界問題的由來和解決方法,經(jīng)過對比分析,選取了常用且較簡單的數(shù)據(jù)擴(kuò)展方法來解決該問題。然后,應(yīng)用理論研究的結(jié)果,分季節(jié)對濕地的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擴(kuò)展;利用擴(kuò)展后的進(jìn)出水?dāng)?shù)據(jù),分季節(jié)重新建立了人工濕地的BP網(wǎng)絡(luò)預(yù)

3、測模型,驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性和解決方法的有效性,有效地解決了模型邊界問題。最后,應(yīng)用新模型確定了地表Ⅲ類水約束條件下的水質(zhì)水量調(diào)度方案。
  本文的創(chuàng)新之處主要是:在理論研究的基礎(chǔ)上,采用數(shù)據(jù)擴(kuò)展方法有效地解決了模型邊界問題。本文獲得的主要研究成果如下:
  (1)通過對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型的構(gòu)建機(jī)理進(jìn)行理論研究,論證了采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行人工濕地水質(zhì)水量預(yù)測的可行性,并選擇BP網(wǎng)絡(luò)建立人工濕地預(yù)測模型。
  (2)對模型邊界問

4、題進(jìn)行了理論研究,探討了該問題的由來和解決方法,經(jīng)過對比分析,選取了常用且較簡單的數(shù)據(jù)擴(kuò)展方法來解決該問題,并依據(jù)數(shù)據(jù)擴(kuò)展方法的研究進(jìn)展,選取了較簡單且應(yīng)用較多的函數(shù)擬合法來對濕地的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展。
  (3)依據(jù)濕地的季節(jié)性劃分結(jié)果,利用Origin軟件,采用非線性擬合法,分季節(jié)對濕地的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擴(kuò)展,以解決模型邊界問題,提高模型的準(zhǔn)確性和實(shí)用性,改善模型的網(wǎng)絡(luò)性能。
  (4)分季節(jié)重新建立了濕地進(jìn)水水質(zhì)、水量與出

5、水水質(zhì)間的BP網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型。通過對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行一系列的優(yōu)化設(shè)計(jì)與循環(huán)試算,確定了模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)參數(shù),即三個(gè)季節(jié)模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)均為:一個(gè)輸入層、一個(gè)隱含層及一個(gè)輸出層的三層BP網(wǎng)絡(luò),隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)分別為14、14和12,訓(xùn)練函數(shù)分別采用trainscg函數(shù)、traincgf函數(shù)和trainscg函數(shù)。三個(gè)模型建立后,分別采用不同季節(jié)的檢驗(yàn)樣本對其進(jìn)行了驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明,濕地2~5月模型兩組檢驗(yàn)樣本的相對誤差范圍為1.40%~16.14%

6、,6~9月模型的相對誤差范圍為0.75%~18.00%,10~12月模型的相對誤差范圍為0.82%~20.04%。查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料可知,三個(gè)模型的預(yù)測誤差均在可接受的范圍內(nèi),表明網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練成功,網(wǎng)絡(luò)性能能夠滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。
  (5)將訓(xùn)練好的三個(gè)季節(jié)模型進(jìn)行應(yīng)用。經(jīng)預(yù)測,在保證新薛河人工濕地的出水水質(zhì)達(dá)到地表Ⅲ類水的標(biāo)準(zhǔn)要求下,濕地2~5月的進(jìn)水負(fù)荷應(yīng)滿足:水量≤9774m3/d,CODCr≤32.07mg/L,氨氮≤4.08

7、mg/L,TN≤10.53mg/L,TP≤0.14mg/L;6~9月的進(jìn)水負(fù)荷應(yīng)滿足:水量≤33431m3/d,CODCr≤44.22mg/L,氨氮≤1.65mg/L,TN≤5.74mg/L,TP≤0.10mg/L;10~12月的進(jìn)水負(fù)荷應(yīng)滿足:水量≤11958m3/d,CODCr≤33.04mg/L,氨氮≤2.03mg/L,TN≤10.56mg/L,TP≤0.15mg/L。
  (6)通過與濕地的實(shí)際調(diào)水情況進(jìn)行對比分析,得出本

8、文所建模型的預(yù)測結(jié)果比之前本課題成員所建模型的預(yù)測結(jié)果更接近于濕地的實(shí)際調(diào)水情況,誤差較小。這說明利用擴(kuò)展后的數(shù)據(jù)所建立的模型,更適用于對新薛河人工濕地的進(jìn)水水質(zhì)水量進(jìn)行預(yù)測,同時(shí),其準(zhǔn)確性和實(shí)用性也得到了提高,即本文有效地解決了模型邊界問題。本文所選的數(shù)據(jù)擴(kuò)展方法適用于解決神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的邊界問題。
  (7)利用模型的預(yù)測結(jié)果,分季節(jié)建立了濕地的水質(zhì)水量調(diào)度方案。模型的預(yù)測結(jié)果是地表Ⅲ類水約束條件下濕地的最大進(jìn)水負(fù)荷,同時(shí)也是水

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