基于灰色马尔科夫模型的南四湖水质预测
2021-11-02武周虎邹艳均
水资源保护 2021年5期
马 景,武周虎,邹艳均,任 鹏,李 琪
(青岛理工大学环境与市政工程学院,山东 青岛 266033)
南四湖是南水北调东线工程的必经之地,其水环境质量对受水区的供水安全保障至关重要。南四湖流域内人口众多,工业和农业生产结构特征复杂,水环境容量小,水体污染与水资源短缺等问题较为突出。自2002年南水北调东线工程开工以来,山东省全面推进“治用保”流域治污体系,实现输水干线水质基本达到规划的水质目标。2013年12月南水北调东线一期工程顺利通水后,山东省生态环境厅继续组织开展了每年两次的南四湖水质空间监测工作。本文以2010—2018年南四湖水质空间监测数据为基础,开展南四湖水质模型研究。
在湖泊水环境规划、评价和管理工作中,水质模型是重要的技术支撑[1-3]。由水质预测可以了解湖泊水环境质量的变化趋势,及时发现导致湖泊水质恶化的原因并采取必要的治理对策[4]。目前常用的水质预测方法有灰色系统理论预测法[5]、数理统计预测法[6-7]、水质模拟预测法[8-9]和神经网络模型法[10-11]等。相对而言,灰色系统理论预测法对水质实测数据的信息量要求较少,但存在灰色偏差和抗干扰能力弱的问题。因此,国内许多学者将灰色系统中的GM(1,1)模型应用于水质预测中,并通过不断改进灰色模型来提高预测精度。王海云等[12]采用残差修正处理技术后显著提高了GM(1,1)模型的预测精度,解决了三峡大坝与葛洲坝之间水质数据波动性大的问题;李娜等[13]基于GM(1,1)模型提出新陈代谢理论,在补充新信息的同时去除因时间推移使其影响降低的老信息,为传统模型的改进提供了新思路;……
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