基于GLUE方法的分布式水文模型BTOPMC参数不确定性分析

为了解分布式水文物理模型BTOPMC参数不确定性对模拟精度和预测结果的影响程度,以湄公河为例,采用GLUE方法对BTOPMC参数的不确定性进行了研究。在选定参数的先验分布为均匀分布的基础上,选择用累计似然分布的5%和95%的评价作为预测不确定性的界限,得到90%置信区间的降雨径流(洪水)过程线。结果表明,大部分时段实测洪水流量都落在了90%置信区间之内,说明采用GLUE方法对BTOPMC模型的参数进行不确定性分析是可行的。     

地下水模型参数不确定性对晋祠泉流量预测的影响

鉴于地下水数值模拟模型预测结果受参数不确定性的影响较大,故以晋祠泉域岩溶地下水系统为例,在建立研究区地下水流数值模型的基础上,选择研究区水文地质参数为代表参数,利用GLUE方法进行初步敏感性分析得出对晋祠泉流量预测最敏感的参数为渗透系数,并筛选出167组较优渗透系数组合,再通过其与不同气象和压采条件下的六个方案的结合进行模拟预测,从而定量分析渗透系数的不确定性对晋祠泉流量预测的影响。结果表明,整体上模型参数的不确定性对泉流量预测产生了较大影响,在开采量大且补给量较小的条件下影响最大,在压采且补给量大的条件下影响最小,但仅压采或仅补源并非加快晋祠泉复流的有效措施。     

基于MOMM-GLUE法月水量平衡模型不确定性分析

以两参数月水量平衡模型为例,建立了用于模型不确定性分析的MOMM-GLUE方法,针对单目标参数率定的不足,采用基于MCMC方法的多目标SCEM-UA算法推求参数后验分布,应用GLUE法分析参数的敏感性与预报不确定性。并针对蒸发规律明显的季节性,将两参数模型的蒸发参数C按汛期与非汛期分解为三参数模型。结果表明,不同目标函数分析参数敏感性结果不同,较高后验密度的参数集并不十分敏感,有利于参数寻优;就区间估计而言,三参数模型优于两参数模型,但相应增加了参数不确定性。     

基于小波神经网络替代模型的抽水井涌水量计算方法

影响抽水井涌水量的水文地质因素多且存在不确定性,采用确定性模型模拟会导致较大的误差。以某研究区抽水井涌水量为依据,建立该地区地下水不确定性数值模型。采用参数敏感性分析确定对抽水井涌水量影响较大的水文地质参数,随后用改进的随机进化算法在参数取值范围内抽样,最后将抽样参数输入地下水数值模型中计算抽水井涌水量。根据输入、输出数据集建立小波神经网络模型代替地下水数值模型。研究结果表明,不同工况下基于小波神经网络替代模型计算结果与数值模拟结果相差不大,两者误差在10%以内,表明用小波神经网络替代模型满足精度要求,且避免了传统数值模型的反复试算,计算简便、效率高,且因其可公式化,扩大了在推求地下水抽水井涌水量方面的应用。     

基于多目标GLUE算法的新安江模型参数不确定性研究

针对新安江水文模型参数的不确定性问题,以湘江湘潭断面控制流域为例,采用新安江日模型和两个纳什效率系数作为水文模型参数率定的目标函数,结合SCE-UA优化算法,分析了不同目标函数对实测径流的模拟能力,在此基础上进一步分析了单目标GLUE方法、多目标GLUE方法和NSGA-Ⅱ优化算法获得不确定性区间特征值。结果表明,不同目标函数对径流过程显示了不同的模拟性能;NSGA-Ⅱ算法可优化多目标拥有较小的不确定性区间,但区间对实测值的覆盖率较小;与单目标算法相比,在相同的区间宽度下,多目标GLUE方法具有更高的区间覆盖率。     

地下水数值模拟的不确定性分析在水质预测中的应用

在传统地下水水质预测研究中,一般通过实测水文地质参数求解地下水数值模拟模型得出预测结果,未考虑水文地质参数取值对预测结果造成的影响,应用蒙特卡洛方法对地下水数值模拟模型进行不确定性分析,且为减小蒙特卡洛模拟的计算量,通过局部敏感性分析筛选主要参数对模型降维;为节省蒙特卡洛模拟的时间,建立并调用替代模型进行蒙特卡洛模拟;最后通过置信区间估计法对蒙特卡洛模拟结果进行定量描述。结果表明,通过局部敏感性分析可快速识别产生不确定性的主要参数;在进行蒙特卡洛模拟时调用替代模型能在保证一定精度的前提下节省大量模拟时间;对模拟结果运用区间估计法进行分析,可以得到污染物在不同浓度区间的发生概率,所得结论用于地下水污染的风险预测更符合实际情况。     

基于RBF替代模型的氯化物浓度计算方法

地下水溶质运移不确定性受多种因素影响,其中参数不确定性最为重要。为提高地下水溶质运移的模拟精度,基于参数不确定性建立某垃圾填埋场溶质运移随机模型,通过参数敏感性分析得到影响该区域氯化物运移的水文地质参数,以最优目标进行矩阵设计选出代表性较好的输入参数并将其代入随机模型中进行蒙特卡罗分析,并基于RBF模型建立该区域的氯化物运移替代模型进行氯化物浓度预测。结果表明,多次随机模拟结果的平均值与实测值无论从数值大小或范围均吻合较好,各监测点氯化物浓度分布近似呈正态分布;RBF模型预测数值模拟结果与数值模型运算效果相差10%以内,预测结果具有一定的可靠性,可用于该地区地下水氯化物浓度预测预警及水资源管理的风险规避。     

流域未来径流和蓄水量预测不确定性的量化评估

水文模拟精度优劣与参与水文过程的多源不确定性相关,且其累积效应将会造成预测不确定性进一步扩大。因此,以黄河源区为例,利用极大似然不确定性估计法(GLUE)识别新安江模型有效参数组,通过耦合CMIP5下4种气候模式、3种气候变化情景、8种有效参数组,揭示了各源不确定性对流域径流量和蓄水量预测的影响,并采用方差分析方法(ANOVA)量化分离了其对月尺度流域径流量和蓄水量预测不确定性的相对贡献。结果表明,利用统计降尺度模型(SDSM)获得的降水量、最低和最高气温数据可较好的应用于研究区,其相关系数R²均大于0.70,且均方根误差R_RMSE小于30%;参数和GCMs不确定性对流域径流量的影响占主导地位,前者对流域蓄水量的相对贡献高达0.98,且多源不确定性之间交互作用对汛前和汛后的贡献大于非汛期。研究结果对于流域防洪减灾、降低水文模拟过程认知不确定性具有重要意义。     

堆石料的邓肯E-B模型参数敏感性分析

针对在反演分析中模型参数的敏感性分析是确定待反演参数的重要方法,结合水布垭混凝土面板坝应力变形计算,利用正交试验法对邓肯E-B模型参数进行敏感性分析,获得了邓肯E-B模型各参数对坝体垂直及水平位移的影响状况,研究结果可为确定待反演参数提供参考依据.     

流固耦合和地基辐射阻尼对乌东德拱坝地震响应的影响

在对乌东德拱坝进行动力时程分析过程中,考虑了坝体—库水—地基的动力相互作用和地基法向边界面上采用粘-弹性人工边界条件两方面的影响,与常规无质量地基模型的计算结果对比,流固耦合和地基辐射阻尼能使坝体的动力响应值分别降低20%和15%左右,地基辐射阻尼对乌东德拱坝动力响应的影响不显著。