基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的藻類水華建模與預(yù)測(cè)研究.pdf

1、華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的藻類水華建模與預(yù)測(cè)研究姓名：李洪斌申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：船舶與海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)制造指導(dǎo)教師：葉恒奎侯國(guó)祥20070529II量中，水溫一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的增量對(duì)微囊藻（Microcystisspp.）生物量的正面影響最強(qiáng)。化學(xué)需氧量（chemicaloxygendem，COD）和總磷（totalphosphus，TP）也和微囊藻（Microcystisspp.）生物量具有較強(qiáng)的正相關(guān)性。而總氮（totaln

2、itrogen，TN）、五日生物需氧量（biologicaloxygendeminfivedays，BOD5）和溶解氧（dissolvedoxygen，DO）與微囊藻（Microcystisspp.）生物量之間只有較弱的相關(guān)性。此外，透明度（transparency，Tr）和微囊藻（Microcystisspp.）生物量之間具有中等程度的正相關(guān)。第三章將徑向基函數(shù)（Radialbasisfunction，RBF）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于澳大利亞D

3、arling河的水華建模研究。結(jié)果表明，訓(xùn)練后RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)Darling河中引起水華的兩種主要藻種，Nostocalesspp.（后文簡(jiǎn)寫為Nostocales）和Anabaenaspp.（后文簡(jiǎn)寫為Anabaena），的生物量。同時(shí)，我們還進(jìn)行了敏感分析研究，以闡明Nostocales和Anabaena的生物量動(dòng)力學(xué)特征。敏感分析的結(jié)果表明，總動(dòng)氮（totalkiicnitrogen）對(duì)這兩類藻的生長(zhǎng)都有非常強(qiáng)的正面影響

4、。其次，水電導(dǎo)率與這兩類藻的藻生物量之間具有非常強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系。第三，河水流量也確認(rèn)為水華形成的一個(gè)非常突出的原因。在本章中，我們還通過散點(diǎn)圖技術(shù)較為形象地展現(xiàn)了較高的河水流量可以顯著減少兩種藻的藻生物量這一事實(shí)。最后，研究結(jié)果表明其它變量，如透明度、水顏色和pH值，對(duì)Darling河水華的形成沒有前面所述因素那么重要。第四章通過分析澳大利亞Darling河Nostocales藻（Nostocalesspp.）的歷史數(shù)據(jù)，首先闡明Nos

5、tocales藻（Nostocalesspp.）生物量時(shí)間序列的非平穩(wěn)特性。進(jìn)而說明淡水生態(tài)系統(tǒng)傾向于呈現(xiàn)出非平穩(wěn)特性，而不是平穩(wěn)特性。而非平穩(wěn)特性則意味著只有系統(tǒng)“近期的過去”才能夠預(yù)測(cè)系統(tǒng)“近期的未來”。然而，在所有過去的藻生態(tài)預(yù)測(cè)和建模的研究工作中，研究者都沒有認(rèn)真對(duì)待和關(guān)注系統(tǒng)的非平穩(wěn)特性。在本章的研究中，作者構(gòu)造了一種結(jié)合時(shí)間窗口技術(shù)的徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法來進(jìn)行非平穩(wěn)藻生態(tài)時(shí)間序列的建模與預(yù)測(cè)研究，并具體用來預(yù)測(cè)Darlin