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。     

基于GLUE方法的二维水动力模型不确定性研究

不确定性分析对于识别、评估模型计算过程中主要误差来源及其对于计算结果的影响十分必要。为此,评估了广义似然不确定性估计(GLUE)在水动力模型中对大汶河下游大清河流域二维水动力模型计算结果不确定性的影响,并利用互信息法分析模型参数和边界条件对预测结果的敏感性。结果表明,糙率对于输出结果的敏感性最强,边界条件对于输出结果的敏感程度稍弱;GLUE方法可有效分析参数-边界条件的不确定性,其预测的不确定性区间对于实测值的覆盖率较高,但模拟精度有待进一步提升。     

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。     

水文模型参数不确定性及对概率洪水预报的影响

为研究Nash模型参数的不确定性,提出了基于自适应采样算法的马尔可夫链蒙特卡罗模拟与贝叶斯理论及遗传算法耦合,构建了基于贝叶斯理论的自适应采样算法,并进行概率洪水预报,分析了参数不确定性对预报结果的影响。实例结果表明,该方法获取的Nash模型参数后验分布可用于概率洪水预报,获得的统计特征可全面考虑水文模型参数的不确定性,可提高概率洪水预报精度,降低洪水预报结果的不确定度。     

组合预报方法在洪水预报模型中的应用

针对流域水文模型预报中的不确定性问题,采用简单平均、最优线性组合、最优非线性组合三类4种组合方法构建了新安江模型、垂向混合产流模型和Tank模型相结合而组成的组合预报模型,以日照水库和东张水库入库洪水的各种实测特征值作为评价各种组合预报模型计算结果精度的指标,进而优选出相对稳定且精度较高的2种组合预报方法。与新安江模型相比,该组合预报方法在降低水文预报不确定的同时,有效提高了洪水预报精度。     

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。     

新安江模型在浙江白水坑水库的适用性研究

为探究新安江模型在白水坑水库的适用性,选用白水坑水库区域的日模型和次洪模型资料对模型参数进行率定,并用率定好的参数对模型模拟结果进行检验和误差分析。结果表明,新安江模型在白水坑水库的模拟精度较高,在白水坑水库流域适用性很好,可为新安江模型在白水坑水库地区的洪水预报应用提供依据。     

不同时期水文模型参数的不确定性研究

水文模拟精度在不同气候时期不同量级洪水过程下表现形式不同,以汉江安康以上流域为例,采用综合差分样本分离方法(CDSST)分离出流域不同气候时期,并运用基于贝叶斯框架的DREAM算法探究了参数不确定性对不同气候时期不同量级径流模拟的影响。结果表明,参数不确定性在不同气候时期对径流模拟的影响差异明显,混合期影响最大,湿润期次之,干旱期最小;参数不确定对不同量级径流的影响差异较大,高流量时,参数的不确定性影响小,低流量时影响大,且干旱期和混合期均大于湿润期。     

基于DREAM算法的双超模型参数不确定性研究

鉴于半干旱半湿润地区的流域水文模拟及预报一直是水文模型领域研究的重点和难点问题,基于山西省张峰水库1988~2007年间18场洪水资料,前12场用于率定模型参数,后6场用于检验模型,采用DREAM方法分析其双超模型参数的不确定性,并在此基础上分析由参数不确定性导致的模型输出的不确定性。结果表明,10个参数的后验分布峰值不明显,说明参数的不确定性较大;4个参数的后验分布为具有明显峰值的不规则分布,7个参数的后验分布呈现偏态分布,其峰值也比较明显,说明该参数的不确定性较小。研究结果可为双超模型不确定性分析提供一定的理论基础。     

新安江模型在富水水库流域洪水预报中的应用

基于富水水库流域特性,采用新安江三水源模型建立了富水水库流域洪水预报模型和方案,论证了产流方式,分析了水库流域洪水预报特殊性,并率定了模型参数.实例结果表明,该模型预报效果较好、精度高、合理可行,可供借鉴.     

新安江模型在董铺水库洪水预报中的应用研究

针对大中型水库的水位观测资料较丰富,库区存在着难以观测的直接入库径流及主要入库河道径流观测资料缺乏的现状,以安徽省合肥市董铺水库流域为例,将水库流域划分为陆面和水面两部分,水面按直接产流计算,通过水库水位和水库泄水、用水资料反推入库径流过程,采用实码加速遗传算法对日模型和次洪模型的参数进行率定,构建了基于三水源新安江模型的董铺水库洪水预报模型。对董铺水库坝址以上所控制流域进行了模拟计算,日模型率定期14年中,径流深合格率为92.9%,确定性系数为0.94;日模型验证期18年中,径流深合格率为100%,确定性系数为0.93;次洪模型率定期34场洪水中,径流深合格率为88.2%;次洪模型验证期26场洪水中,径流深合格率为92.3%;60场洪水时水库水位推算合格率90%;方案整体预报精度达到甲级。研究结果表明考虑大中型水库流域产汇流特点和水文观测资料的现状,将水库流域的产流分为陆面和水库水面两部分,反推入库径流过程,基于三水源新安江模型进行大中型水库的洪水预报是可行的,其预报精度达到水库洪水调度的要求。     

基于单纯形法的新安江次洪模型的参数优化研究

以东湾流域的洪水预报为例,将改进的单纯形法用于新安江次洪模型6个参数优化识别,基于参数分层原理与参数敏感性分析对优选结果的影响,提出了一套简化的次洪模型参数单纯形法优选方案.结果表明,该优选方案可行、准确率高,可为类似模型单纯形法参数率定提供参考.     

综合约束线性系统模型及其实时校正方法的研究

本文根据概念性模型与黑箱子模型各自的优缺点,将二者结合起来构成了一个综合约束线性系统模型,并建立相应的实时校正模型,自动跟踪修正模型的预报误差,组成联机实时洪水预报系统。通过长江三峡风滩以上流域作实时洪水预报验证,取得了较好的精度。     

新安江模型参数敏感性分析的实证研究

为验证新安江模型参数敏感性,以梁辉水库为例,采用2002～2006年连续5年的逐日水文资料进行日模和次洪模拟,并通过计算及对比分析率定较敏感的参数.结果表明,选择模型的敏感性参数有助于新安江模型率定及资料缺失地区推广使用,为流域水文模拟提供参考.     

三水源新安江模型的函数曲面参数率定方法

目前常规的以误差平方和为目标函数的参数估计方法存在着诸如给非线性函数增加不相关的局部优值等问题,采用函数曲面参数率定方法展开样本函数的泰勒级数,给定参数初值,通过最小二乘估计新的参数向量。以三水源新安江模型为例,将该方法应用于理想模型及邵武、东张两个实际模型的日模参数优选中。理想模型的研究结果表明,该方法随率定参数个数的增多,迭代次数有所增加;实际模型的研究结果表明,由该方法率定的参数在率定期及检验期算出的结果相对误差普遍较小。     

基于启发式算法新安江模型参数优选研究进展

针对新安江模型率定参数难点问题,结合参数自身特点,基于启发式算法易达到全局最优且计算效率和精度较高等特性,分类分析了新安江模型参数率定应用状况,并展望了研究趋势。     

基于参数分解法的无资料流域洪水预报研究

针对目前无资料流域洪水预报方法存在的不足,提出了参数分解法,即利用武江流域控制站犁市水文站1980~1996年43场降雨径流资料作为模型参数率定资料,分别率定武江流域大、中洪水的新安江洪水预报模型参数,并以1997~2004年16场降雨径流资料进行检验,在模拟和检验达到较好的结果后,再利用参数分解法推求武江流域内田头水子流域大、中洪水的新安江洪水预报模型参数,并利用田头水59场降雨洪水实测资料对模型进行验证。结果表明,利用该方法建立的田头水子流域洪水预报模型预报大、中洪水的验证精度均达到乙级以上标准。     

基于贝叶斯分析的概率洪水预报模型研究

根据贝叶斯分析,用先验分布考虑水文要素的自然不确定性,用似然函数描述水文模型和参数的不确定性,通过亚高斯模型对实际流量与模拟流量进行正态分位数转化,并对转化后的时间序列进行线性-正态假设,得到实际流量的后验密度函数的解析解。利用白云山水库的资料进行检验,结果表明贝叶斯概率洪水预报可显著提高预报精度,实现了预报与决策的有机结合。     

三水源新安江模型参数优化及其应用

三水源新安江模型含有比其他模型更多的参数,参数间的相互作用使其成为影响模型模拟结果的重要因素。为使人工模拟结果与实际水文测量数据及水文现象较为一致,基于三水源新安江模型结构及参数敏感性建立参数优化率定的目标函数,并应用于竹竿河流域,取得了较好的率定及校验结果,证明该模型及优化方法有效可行。     

基于新安江模型的考虑超渗产流及塘坝调蓄的洪水过程模拟

针对山丘区众多小型水库、塘坝的兴利库容大小不一致,先蓄满的水库塘坝率先溢流,全部水库塘坝蓄满后全部溢流的现象,提出了一种改进模型,即在新安江模型中嵌入超渗产流和塘坝调蓄模块,建立了同时考虑超渗产流和塘坝调蓄影响的流域水文模型,选用大汶河黄前水库流域大水年份实测水文资料进行率定和验证,并与未考虑超渗产流影响和塘坝调蓄影响的计算结果进行了对比分析。结果表明,当不考虑超渗产流影响时,模拟的洪峰偏低;当不考虑塘坝调蓄影响时,模拟的洪峰偏高、峰现时间提前。可见在新安江模型中同时考虑超渗产流和塘坝调蓄的作用能有效提高半湿润区流域洪水过程模拟的精度。