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基于ARIMAX的开封"7·20"特大暴雨城市内涝预报研究

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针对暴雨引发的城市内涝问题,将多元时间序列ARIMAX模型应用于内涝预报,考虑到积水变化过程是一个时间序列,其主要受到降水过程的影响,用该模型可更好地描述降水量与积水深度之间的关系,更精准地预测城市内涝积水深度及变化过程.将开封市12个内涝监测站数据进行筛选和分析,对数据进行预处理、时间序列平稳性和白噪声检验,通过绘制降水量与积水深度的自相关系数和偏自相关系数图,判断其是否拖尾,同时对时间序列进行差分操作,选用相应的ARIMAX模型.利用贝叶斯信息准则(BIC)确定模型阶数,确定了12个内涝点对应的ARIMAX模型的最终形式.为了检验模型的精度,将基于12个内涝点建立的ARIMAX模型进行内涝预测,并计算预测值与实际内涝积水过程的MAE(平均绝对误差)、MSE(均方误差)、RSME(机器学习误差).将开封市"7·20"特大暴雨的降水过程作为输入时间序列,进行内涝积水预测,并与实测值进行对比,认为2 h以内、50 cm以下积水深度的预报效果较好.通过"7·20"特大暴雨的实例验证认为构建的城市内涝ARIMAX预报模型适用性较强,进行更多的样本学习训练会取得更精准的预报结果.
Research on Urban Waterlogging Forecast of"July 20"Rainstorm in Kaifeng City Based on ARIMAX

喻谦花、冯峰、罗福生、霍继超、冯跃华、张鹏飞

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开封市气象防灾减灾重点实验室,河南 开封475004

黄河水利职业技术学院,河南 开封475004

河南省黄河中下游水资源节约集约利用工程技术中心,河南 开封475004

河南省豫东水利工程管理局,河南 开封475004

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城市内涝 ARIMAX模型 积水预报 开封市

5180911019ZD012GG201939212102311147

2022

10.3969/j.issn.1000-1379.2022.10.008

人民黄河
水利部黄河水利委员会

人民黄河

CSTPCD北大核心
影响因子：0.494
ISSN：1000-1379
年,卷(期)：2022.44(10)
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