基于提升小波优化模型在大坝位移预测中的应用

针对传统建模主观性造成的精度影响以及预测数据的噪声干扰,提出了基于提升小波的系统优化GM(1,1)模型.该模型可有效剔除监测信息的噪声分量,减小预测误差,同时根据最小二乘原理提出了以GM(1,1)的一次累加生成建模序列所有分量的拟合误差平方和最小为约束条件,建立了优化GM(1,1)预测模型的最优初始值.对某大坝位移监测信息进行了计算,相对传统GM(1,1)模型而言,优化GM(1,1)模型可明显提高预测精度.     

H-ADCP代表流速与断面平均流速拟合精度研究

水平式声学多普勒流速剖面仪(Horizontal Acoustic Doppler Current Profiler,H-ADCP)能实现流量在线监测,在其应用中,代表流速与断面平均流速的关系直接决定了H-ADCP流量测验的精度。为提高H-ADCP代表流速关系拟合精度,以小河坝水文站为例,研究了粗大误差剔除、线性回归损失函数、代表单元格选取对拟合精度的影响。结果表明:(1)粗大误差对拟合精度影响较大,在进行代表流速关系拟合前,需对其进行剔除;(2)以相对误差平方和最小作为损失函数,不仅更符合水文实际,也能提高拟合精度;(3)选择各单元格流速参与建立多元线性回归关系,可使H-ADCP流量测验的物理意义更加明确,并能有效提高拟合精度。     

基于最小二乘支持向量机的PG9171E型燃气轮机气耗特性建模研究

采用最小二乘支持向量机的方法对GE公司PG9171E型燃气轮机的气耗特性进行了高精度拟合研究并与传统的最小二乘法的拟合结果进行了比较。仿真和试验结果表明,采用最小二乘支持向量机的方法在燃气轮机的变温度、变负荷等变工况下,气耗率的拟合可得到更加精确的结果。     

偏最小二乘回归的应变统计模型研究

在应变监控模型中,各因子之间存在着多重相关性,将会严重影响参数估计、扩大模型误差、破坏模型的稳健性,为了克服多重相关性对模型的干扰.引入了能辨别系统信息与噪声的偏最小二乘回归.研究分析表明,与普通的最小二乘回归相比,偏最小二乘回归模型具有很好的稳定性.     

新农村建设饮水设计方案

在应变监控模型中,各因子之间存在着多重相关性,将会严重影响参数估计、扩大模型误差、破坏模型的稳健性,为了克服多重相关性对模型的干扰,引入了能辨别系统信息与噪声的偏最小二乘回归.研究分析表明,与普通的最小二乘回归相比,偏最小二乘回归模型具有很好的稳定性.     

建立线性相关方程的最小距离平方和法

介绍了建立线性相关方程的最小距离平方和法(简称最小距离和法).它综合考虑X及Y方向离差,使点(x,y)到相关直线距离平方和最小,由此确定线性相关关系的定量关系--线性方程.与常用的图解法相比,本法所得成果较为客观;与传统的单方向(x或y方向)最小二乘回归法相比,本法所求线性方程不会因坐标系的选取而改变,可称为相关方程.最后应用横山和沙河水库资料给出了算例,并进行了初步讨论.     

河口海岸近底层潮流速分布模式初步研究

许多现场实测资料表明,潮流近底流速剖面偏离传统的对数分布。虽然偏离值可能不大,但利用对数剖面去计算河底粗糙长度和剪切应力时会引起较大的误差。有研究者的数值试验表明,如果通过流速是对数分布来估计粗糙长度和底部切应力,偏差可能超过100%(Kuo等,1996)。本文从流体动力学原理出发,利用Prandtl混合长度和Von Karman自相似理论,建立河口海岸近底层潮流速分布的对数线性模式。通过对英国大陆南部西Solent水道实测水流垂向分布进行枚举粗糙长度z0结合最小二乘法拟合,并将计算结果与传统的对数模式的结果比较,表明本文模式有以下优点:①精度高,计算值更接近实测值;②所确定的粗糙长度z0和摩阻流速u*的相关系数更高,且两者在相位上更趋一致。     

基于加权最小二乘的GNSS高程拟合模型分析

GNSS高程拟合多建立在经典Gauss-Markov 模型的基础上,没有考虑各观测值的影响因子,最小二乘解不是最优。为得到最优的最小二乘解,在二次曲面拟合模型的基础上提出了直接定权的方法,探讨了各类加权最小二乘模型的差异性,通过实验,将直接定权法与选权迭代法及加权递推最小二乘法进行了对比分析。结果表明,各种模型精度差异较小,直接定权简单实用,可在实际工程中推广应用。     

果蝇优化算法在区域高程拟合中的应用

针对最小二乘支持向量机拟合法难以选择最优参数的问题,将果蝇优化算法引入最小二乘支持向量机中,构建区域GPS高程拟合模型的方法,利用果蝇优化算法全局寻优能力强、过程简洁、参数少等优点,解决最小二乘支持向量机的参数寻优问题,并通过最小二乘支持向量机来构建高程拟合模型。结果表明,与BP神经网络拟合方法相比,引入果蝇优化算法的最小二乘支持向量机拟合方法具有更高的稳定性,内符合精度比标准最小二乘支持向量机提高了26%。     

改进的偏最小二乘法在青海省农业用水预测中的应用

根据2000—2009年影响青海省农业用水的11个因子的基础数据,建立偏最小二乘回归模型,考虑到模型的实用性和准确性,运用后退法对偏最小二乘法进行改进,剔除了5个不需要的变量,得到了拟合精度更高的结果。选取2010—2013年数据进行模型检验。结果表明:运用偏最小二乘法预测的结果与实际情况贴近,并且改进的模型的贴近度更高。通过模型的应用,可以看到偏最小二乘法在青海省农业用水预测中有较好的应用价值,并且改进后的偏最小二乘法简化了模型,提高了预测精度,为青海省的农业用水预测提供了依据。     

水库异重流的三维数值模拟及影响因素分析

不同水沙条件下异重流的潜入位置以及潜入后流速和含沙量的垂向分布规律是研究异重流运动规律的关键要素,对优化水库异重流的排沙调度、提高水库运用效益等至关重要。本文利用SCHISM三维水沙数学模型对水库异重流水槽试验进行了数值模拟,结果表明模型能够得到符合实际情况的垂线流速和含沙量分布,且异重流潜入后的平均厚度、平均流速和平均含沙量均与实测值吻合较好。对异重流模拟结果的分析发现,入口流量和含沙量的增加造成异重流运动速度越快,而入口含沙量的减小和流量的增加会造成异重流厚度增加。异重流垂向流速和含沙量的无量纲化分布受到入口水沙条件的影响,表现在其与断面Froude数的相关性,Froude数越大,则最大流速点与河床的距离越小,最大流速越大;含沙量致密层的厚度越小,对应的含沙量也越大。此外,潜入点位置也受入口水沙条件的影响,表现在潜入水深与入口水深之比随入口Froude数增加而增加的定量关系,由此可以利用入口水沙条件预报异重流潜入的位置。研究结果不仅验证了SCHISM模型用于模拟水库异重流运动的优势,而且丰富和完善了关于异重流潜入点位置及流速和含沙量垂向分布受入口水沙条件影响的变化规律。     

九龙峡水电站溢流堰三维数值模拟

利用 FLUNET 软件,以 k-ε湍流模型封闭 Reynods 方程,采用 VOF 法追踪自由水面,对九龙峡水电站表孔溢流堰的水流按定常流动进行了三维数值模拟。结果表明：溢流堰的泄流能力、水面线、压力分布和流速分布等计算结果与模型试验实测结果吻合良好,说明数值模拟计算可以用于一些水工建筑物泄流计算和设计     

粒子图象测速技术及其在垂直进水口漩涡流场中的应用

本文通过粒子图象测速技术的改进，提出了数字可调脉冲光照和象增强技术，实现了在低功率激光照明下获得高象的流动图象，从而提高流速测量的范围和精度。     

河口海岸潮流速分布模式研究

在沿岸水域尤其是在浅海陆架和近岸区，潮流在水流运动中起着主导的作用，在潮流运动中，近底流速剖面偏离传统的对数分布。根据前人的研究，笔者曾从理论上得到了近底流速分布的对数线性模式。但该模式对近底层的数据要求较高，一般近底1m之内需要四层测量数据，而这些数据在实际应用时很难得到。因此，本文根据潮流运动的表面边界条件将该模式进行扩展研究，使其能适用于传统的六点法测量数据。该扩展模式为对数抛物模式，适用于全水深，是潮流速分布模式。通过长江口和江苏岸外西洋海域两个实例计算分析，并与传统的对数分布模式比较，结果表明该潮流速分布模式在各层数据上都与实测数据具有良好的相关性且物理量z0与u．之间具有更好的一致性和相关性，可应用于河口海岸流速分析研究。     

基于SPH方法的二维宽顶堰溢流数值模拟

光滑粒子水动力学方法(SPH)是一种基于纯拉格朗日思想的无网格粒子方法,在众多科学和工程领域得到了初步应用。采用SPH方法对二维宽顶堰溢流进行了数值模拟,并利用机群进行并行计算来提高计算效率,将模拟数据与试验数据进行了对比。结果表明,SPH方法可以模拟出二维宽顶堰自由出流和淹没出流时水流流态、水跌、回流区、水跃现象,计算出溢流流量、流速等水力参数,并且采用数据拟合得出与理论相符的断面流速分布图。结果表明了SPH方法可以较好模拟二维宽顶堰溢流中的流速分布以及水面曲线。     

进口流速对丁坝回流长度影响的数值模拟研究

运用计算流体力学（CFD）方法,对宽浅河道中非淹没丁坝的流场进行二维数值模拟研究。模拟结果显示RNGk-s模型能够较好地描述出丁坝下游实际回流特征的产生,扩散及消失过程,能够较好地模拟丁坝下游的回流尺度。最后采用此模型模拟不同进口流速在相同条件下的流场结构,通过量纲分析与数值模拟结果的比较分析得到进口流速对回流尺度影响的关系式。进口流速越大,回流边线越长越宽。研究结果对丁坝的设计与施工,具有一定的参考意义。     

pFFT方法在波浪与结构作用中的不规则频率消除技术

对于求解波浪与大型结构物作用的pFFT方法,即预修正快速傅里叶变换方法(Pre-corrected Fast Fourier Transform),该文提出了消除"不规则频率"影响,从而保证在各频率下均可得到正确解的求解技术。该方法通过在内水面上配置源点的方法得到了唯一解的积分方程,并通过叠加物体内部积分方程而得到了便于求解的方形矩阵。算例表明:该方法能够消除"不规则频率"的影响,在整个频率内均可得到精确的计算结果;对于大型计算,在计算效率和内存空间的使用上,均较传统的高阶边界元方法有很大优势。     

一种模拟介质交界面处达西流速的分区多尺度有限单元法

地下含水层常由多种不同含水介质组成,交界面处的达西流速需符合折射定律,传统数值方法难以准确模拟。基于多尺度有限元法和区域分解技术提出分区多尺度有限元法(Multiscale finite element method with Domain decomposition technique,MSFEM-D)模拟交界面处的达西流速。该方法运用多尺度有限元法模拟水头,获取全局信息保证解的精度,并提升尺度以降低计算消耗;再利用区域分解技术将研究区分区以分离界面两侧介质,同时结合多尺度基函数和Yeh的有限元模型来高效模拟达西流速。因此,MSFEM-D不仅能保证交界面处的法向达西流速的连续性,还能保证切向达西流速符合折射定律。数值模拟结果表明MSFEM-D能够保证达西流速在交界面处满足折射定律,精度与Zhou等的S1有限元模型相近,并可节约大量计算消耗。     

坡面薄层水流中电解质脉冲迁移模型

确定坡面薄层水流速度是研究土壤侵蚀动力学的基础。本研究中利用薄层水流中电解质脉冲的迁移特性，建立电解质脉冲在水流的迁移的数学模型，用拉普拉斯变换计算出解析解，最小二乘法计算了有关参数，建立了测量水流速度的电解质脉冲法。实验结果初步表明此方法是可行的，这为测量坡面薄层水流速度和研究溶质在水流中的迁移提供了理论依据。