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基于ARIMAX的開封“7·20”特大暴雨城市內澇預報研究

喻謙花  馮峰  羅福生  霍繼超  馮躍華  張鵬飛  
【摘要】:針對暴雨引發的城市內澇問題,將多元時間序列ARIMAX模型應用于內澇預報,考慮到積水變化過程是一個時間序列,其主要受到降水過程的影響,用該模型可更好地描述降水量與積水深度之間的關系,更精準地預測城市內澇積水深度及變化過程。將開封市12個內澇監測站數據進行篩選和分析,對數據進行預處理、時間序列平穩性和白噪聲檢驗,通過繪制降水量與積水深度的自相關系數和偏自相關系數圖,判斷其是否拖尾,同時對時間序列進行差分操作,選用相應的ARIMAX模型。利用貝葉斯信息準則(BIC)確定模型階數,確定了12個內澇點對應的ARIMAX模型的最終形式。為了檢驗模型的精度,將基于12個內澇點建立的ARIMAX模型進行內澇預測,并計算預測值與實際內澇積水過程的MAE(平均絕對誤差)、MSE(均方誤差)、RSME(機器學習誤差)。將開封市“7·20”特大暴雨的降水過程作為輸入時間序列,進行內澇積水預測,并與實測值進行對比,認為2 h以內、50 cm以下積水深度的預報效果較好。通過“7·20”特大暴雨的實例驗證認為構建的城市內澇ARIMAX預報模型適用性較強,進行更多的樣本學習訓練會取得更精準的預報結果。

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