基于径向基函数神经网络的地下水数值模拟模型的替代模型研究
2012-08-02伊燕平卢文喜芦贵君王大中洪德法
水土保持研究 2012年4期
伊燕平,卢文喜,张 耘,芦贵君,王大中,洪德法
(1.吉林省宏利水土保持咨询有限公司,长春130033;2.吉林大学 环境与资源学院,长春130026;3.吉林省水土保持科学研究院,长春130033;4.长春市城乡规划设计研究院,长春130021)
理论研究和工程实践证明,模拟优化才能解决地下水修复过程中决策方案的优选问题,因此基于数值模拟的优化模型日益受到人们的重视[1-2]。但实现模拟模型与优化模型耦合,以往运用的嵌入法、响应矩阵法、状态转移方程法都有自身的局限性[3],如嵌入法,它将状态变量(水位)和可控输入变量(抽水量)同时作为优化模型中的决策变量,因此对于多时段的非稳定流问题,就会产生“维数灾难”;响应矩阵法只适用于线性系统的模型耦合;状态转移方程法只适用于动态规划。为了克服以往耦合技术方法的局限性,近年来,提出了替代模型法[4],它在功能上逼近模拟模型,在优化模型迭代求解过程中可直接调用替代模型,大幅度地减少计算负荷,节省运算时间,是一种连接模拟模型与优化模型的有效途径。
替代模型质量的好坏取决于采样方法和替代模型种类的选定。替代模型种类的选取已有初步研究,Qin等运用回归分析方法建立了双响应面模型作为替代模型[5-6];Johnso等应用人工神经网络方法建立误差逆传播(BP)神经网络模型作为替代模型[7-9]。本文以金泉工业园区地下水水源地为研究区,在已有研究区地下水数值模拟模型的基础上,采用拉丁超立方抽样方法,应用人工神经网络方法,建立了径向基函数神经网络模型,作为地下水数值模拟模型的替代模型,并对替代模型的有效性进行了验证,旨在为日后替代模型的深入研究提供科学的理论依据。……
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