水库径流预报的递阶结构组合模型研究与应用.pdf

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1、第43卷第21期人民长江V01．43．No．2120l2年l1月RiverNov．．2012Yangtze文章编号：1001—4179(2012)2l一0016一05水库径流预报的递阶结构组合模型研究与应用李克飞，纪昌明，张验科，王丽萍，李阳(华北电力大学可再生能源学院，北京102206)摘要：由于传统水库径流预报模型未充分考虑单个模型的预报信息，且缺乏对单一模型及其预报结果的前期预处理，为此引入预报精度和预报稳定性两个评价指标，基于对各单一模型及其预报结果的前期预处理，分步确定各单一模型的权重，建立了水电站水库径流预报的递阶结构组合模型。应用于三峡水库的计算结果表明，所建组合模型

2、能够充分利用各单一模型的预报信息，其预报精度和预报稳定性较单一模型都有一定程度的提高，可为水电站水库入库径流预报提供多模型综合的预报信息，对水库调度运行计划的合理制定提供一定的技术支持。关键词：径流预报；递阶结构；组合模型；熵值法；三峡水库中图法分类号：TVl21文献标志码：A报模型大多只研究预报误差的影响，以提高预报精度l研究背景为目的来进行权重的组合，而对于预报稳定性可能带准确的中长期径流预报是合理利用水资源、制定来的影响则研究较少。实际上，在模型预报精度相近水电站中长期发电调度计划的重要参考依据。常见的的情况下，预报的稳定性仍有可能存在较大的区别。中长期预报方法有回归分析法¨

3、1、灰色模型法旧o、人图1中模型A、B的预报相对误差均为15％，但在稳定工神经网络法旧o、投影寻踪Ho、支持向量机。5“o等。性方面，显然是模型A高于模型B。进一步分析发现然而，这些单一预报模型和方法的预测精度较低且各模型A的预报精度仅有4个月高于模型B。这说明，有其优缺点，不同预测方法预报结果的不一致性给决两种模型的预报信息存在一定的互补性。因此，单一策工作带来了困难。以预报精度来确定组合模型的权重未能充分考虑单个为充分利用各单项预报方法的信息，减少预报的模型的预报信息。不确定性，出现了组合预报方法¨1。傅新忠等基于时间序列预测模型及BP神经网络，提出了新的中长期径流预测方法¨1

4、；刘冀等针对年内不同时期径流成因与变化规律的差异，以提高组合预报精度为目标，建立了月径流的分期组合预报模型。9。；黎育红等针对径流预报的具体特征和相关问题，采用灰色预测、神经网络月份和支持向量机3种模型进行组合预报’1⋯。然而，在选择单一模型进行组合预报时，大多未对所选择模型及图1预报结果分析模型的预报结果进行筛选分析，致使参与组合的单一综上所述，本文首先引入预报精度和稳定性两项模型有可能影响到整体的预报精度，同时，现有组合预指标，并对初选模型及其预报结果进行前期预处理，在收稿日期：2012—08—27基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项(2009zx07423—001)；

5、国家自然科学基金项目(51179069)；中央高校基本科研业务费专项资金(10Qx43)作者简介：李克飞，男，博士研究生，主要研究向为水资源系统风险管理与决策。E—mail：Iikefei86@126．com第21期李克飞，等：水库径流预报的递阶结构组合模型研究与应用17此基础上，建立径流预报的递阶结构组合模型，并将模矿(A，)={土y[A，(i)一E(Ai)]2}Ⅳ2，E(A，)反映模型应用于三峡水库的径流预报成果综合分析中。，L葺型在不同时刻的平均精度，其值越大，精度越高，2单一模型和预报结果的前期预处理盯(A，)反映模型预报精度序列的不稳定性，其值越小，2．1评价指标的确定稳

6、定性越好。定义膨，=E(A，)[1一盯(A，)]为第，种预报序列的预测有效度。对预测有效度进行归一化处理，本文引入预报精度和预报稳定性两个评价指标对得到各单项预报模型的预测有效度权重后(A，)=单一模型的预报结果进行分析。(1)预报精度。采用预报相对误差来衡量模型的膨／>’必，，则各预报模型的平均有效度为膨，=角4预报精度。各个时段预报相对误差和预报精度的表达m1式分别如式(1)和式(2)所示。模型整体的预报精度二>’M，，归一化处理后得到平均权重

7、j2(A，)=m角。如式(3)所示。e。=lQ。一Q。I／Q，(1)M／>’肘，。若单项预报模型的预测有效度权重后(A，。)角。A。=

8、l—ei(2)≥南(A，)，则参与组合预报，否则予以剔除。e=1一(ye，)／凡(3)在对模型进行筛选以后，为保证模型的合理性，需葛要进一步分析各个模型预报结果之间的互补性，如果式中，e。为预报相对误差，Ai为预报精度，刁。为预报一个模型在各个时段的预报结果与其他模型之间都没值；Q。为实测值；凡为预报序列长度。有互补性，且不能对整体预报结果的优化产生积极影(2)预报稳定性。本文预报模型的稳定性以整体响，就应该剔除该模型，重新进行模型的筛选组合。的波动性来衡量。整体波动