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基于遗传算法优化BP神经网络的水生态修复原位控浊混凝投药预测

余峰 王珂佳 张文龙 李轶

余峰, 王珂佳, 张文龙, 李轶. 基于遗传算法优化BP神经网络的水生态修复原位控浊混凝投药预测[J]. 环境工程, 2023, 41(4): 154-163. doi: 10.13205/j.hjgc.202304022
引用本文: 余峰, 王珂佳, 张文龙, 李轶. 基于遗传算法优化BP神经网络的水生态修复原位控浊混凝投药预测[J]. 环境工程, 2023, 41(4): 154-163. doi: 10.13205/j.hjgc.202304022
YU Feng, WANG Kejia, ZHANG Wenlong, LI Yi. PREDICTION OF COAGULANT DOSAGE FOR IN-SITU TURBIDITY CONTROL IN WATER ECOLOGICAL RESTORATION BASED ON BP NEURAL NETWORK OPTIMIZED BY GENETIC ALGORITHM[J]. ENVIRONMENTAL ENGINEERING , 2023, 41(4): 154-163. doi: 10.13205/j.hjgc.202304022
Citation: YU Feng, WANG Kejia, ZHANG Wenlong, LI Yi. PREDICTION OF COAGULANT DOSAGE FOR IN-SITU TURBIDITY CONTROL IN WATER ECOLOGICAL RESTORATION BASED ON BP NEURAL NETWORK OPTIMIZED BY GENETIC ALGORITHM[J]. ENVIRONMENTAL ENGINEERING , 2023, 41(4): 154-163. doi: 10.13205/j.hjgc.202304022

基于遗传算法优化BP神经网络的水生态修复原位控浊混凝投药预测

doi: 10.13205/j.hjgc.202304022
基金项目: 

江苏省碳达峰碳中和科技创新专项重大科技示范项目(BE2021783)

详细信息
    作者简介:

    余峰(1998-),女,硕士研究生,主要研究方向为水资源保护和生态修复。yufeng98616@qq.com

    通讯作者:

    张文龙(1987-),男,教授,主要研究方向为水资源保护和生态修复。1223zhangwenlong@163.com

PREDICTION OF COAGULANT DOSAGE FOR IN-SITU TURBIDITY CONTROL IN WATER ECOLOGICAL RESTORATION BASED ON BP NEURAL NETWORK OPTIMIZED BY GENETIC ALGORITHM

  • 摘要: 暴雨过后河湖浑浊度急剧升高,严重干扰了河湖水生态修复工程中沉水植物的恢复和重建。针对水生态修复原位混凝控浊过程中混凝剂选型和投加量难以确定的问题,对模拟河湖浑浊水样进行混凝实验并构建混凝预测数据集,采用BP神经网络模型对混凝剂投加量进行预测,并结合遗传算法对模型进行优化。基于混凝实验结果,选取综合混凝效果更佳和成本更低的混凝剂(硫酸铝),和不同投加量间混凝效果存在显著差异的混凝剂投加量范围在0~30 mg/L的混凝数据进行混凝预测模型的训练。结果表明:1)BP神经网络回归模型性能(R2=0.78)优于多元非线性、多元线性回归模型和BP神经网络分类模型,88.67%的样本预测绝对误差<5 mg/L;经遗传算法优化后,模型R2提升至0.86%且95%以上的样本预测绝对误差<5 mg/L,说明遗传算法有效提升了模型的预测精度和预测稳定性。2)混凝剂投药梯度是除建模数据量之外另一个影响模型性能的重要因素,在实际工程应用中,应尽可能增加建模数据量和降低投药梯度,以提高混凝投药预测模型性能。研究结果可为水生态修复原位混凝控浊过程中混凝剂种类和投加量的选择提供可靠理论依据。
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-02-21
  • 网络出版日期:  2023-05-26
  • 刊出日期:  2023-04-01

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