南洞地下河月径流时间序列的混沌特征及预测

利用基于相空间重构技术、混沌识别与预测理论对19932013年南洞地下河月径流时间序列的非线性特征进行了分析，由所获得的延迟时间和最佳嵌入维数实现了月径流时间序列的相空间重构，运用饱和关联维数法和小数据量法计算出南洞地下河月径流时间序列的饱和关联维数和最大Lyapunov指数，并运用Volterra模型对南洞地下河月径流时间序列进行了多步预测研究。研究结果表明，南洞地下河月径流时间序列相空间重构的延迟时间和最佳嵌入维数分别为τ=5、m=8，饱和关联维数D和最大Lyapunov指数A分别为4．63、0．7489，从定性和定量的角度证明了南洞地下河月径流时间序列具有弱混沌特征。Volterra自适...

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Published in中国岩溶 Vol. 34; no. 4; pp. 341 - 347
Main Author 覃星铭 蒋忠诚 蓝芙宁 马祖陆 赵一
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国地质科学院岩溶地质研究所/国土资源部、广西壮族自治区岩溶动力学重点实验室/岩溶生态系统与石漠化治理重点实验室,广西桂林541004 2015
西南大学资源环境学院,重庆400716%中国地质科学院岩溶地质研究所/国土资源部、广西壮族自治区岩溶动力学重点实验室/岩溶生态系统与石漠化治理重点实验室,广西桂林,541004
Subjects
Volterra预测模型
南洞地下河
月径流
混沌时间序列
相空间重构
average monthly runoff
Volterra预测模型
phase space reconstruction
相空间重构
混沌时间序列
南洞地下河
Nandong subterranean River
chaotic hydrological time series
月径流
Volterra model
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ISSN1001-4810
DOI10.11932/karst20150405

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Summary:利用基于相空间重构技术、混沌识别与预测理论对19932013年南洞地下河月径流时间序列的非线性特征进行了分析，由所获得的延迟时间和最佳嵌入维数实现了月径流时间序列的相空间重构，运用饱和关联维数法和小数据量法计算出南洞地下河月径流时间序列的饱和关联维数和最大Lyapunov指数，并运用Volterra模型对南洞地下河月径流时间序列进行了多步预测研究。研究结果表明，南洞地下河月径流时间序列相空间重构的延迟时间和最佳嵌入维数分别为τ=5、m=8，饱和关联维数D和最大Lyapunov指数A分别为4．63、0．7489，从定性和定量的角度证明了南洞地下河月径流时间序列具有弱混沌特征。Volterra自适应滤波模型的预测结果能较好地表征南洞地下河月径流的变化趋势和规律，对18个月内的短期预测精度较高，模拟效果较好。
Bibliography:In order to provide scientific evidence for the development and utilization of water resources in the Nandong area,this study analyzes the nonlinear features of monthly runoff series of the subterranean river from 1990 to 2013. It is based on the phase space reconstruction theory and chaos theory. The optimal embedding dimension and time delay for the real monthly runoff series are determined using the improved false nearest neighbor method and mutual information method, respectively. And the saturation correlation dimen- sion and the largest Lyapunov exponent for the series are calculated to distinguish its chaotic characteristics by using the Grassberger-Procaccia method and small data sets. According to Volterra series theory,a prediction model is established to describe the changes of monthly runoff series of the Nandong subterranean River in the future. The results show that the time delay and optimal embedding dimension r=5 and m=8, re- spectively. The saturation correlation dimension of attractor of ph
ISSN:1001-4810
DOI:10.11932/karst20150405