GM(1,1)分解模型与ARIMA模型在岩溶地下水模拟中的对比研究——以柳林泉流量模拟为例

本文运用GM（1，1）分解模型和ARIMA模型分别模拟柳林泉流量。根据影响特征将泉水流量变化分为两个时段研究：1957—1973年泉水流量处于自然状态；1974--2009年泉水流量受气候变化和人类活动双重影响。运用第1时段的数据建模获得自然状态下泉水流量的模型，将模型外推，获得第2阶段自然状态下泉水流量，然后根据水量平衡原理，减去同期实测流量，获得人类活动对泉水流量衰减的贡献。GM（1，1）分解模型的结果显示，从20世纪70年代到21世纪初柳林泉衰减量为2．26m3／s；ARIMA模型的结果为2．32m3／s；与同期实际衰减量2．27m3／s比，相对误差分别为0．44％和2．20％，表明两种模型都适用于泉水流量的模拟。对比人类活动和气候变化对柳林泉流量衰减的贡献，两个模型得到同样结果，即人类活动的贡献是气候变化的8～9倍。实证研究显示，GM（1，1）模型适用于指数序列的模拟，对具有周期波动的泉水流量，可通过周期修正提高精度；而ARIMA模型能够较好地反映泉水流量相对于降水量的时间滞后效应，能比较准确地模拟泉水流量与降水量的量化关系。