基于偏秩相关-逐步回归法的SWMM模型全局敏感性分析

为了识别影响暴雨洪水管理模型(SWMM)的敏感性因素,给后续的模型率定和不确定性分析提供指导和参考,基于拉丁超立方抽样技术对各个参数进行抽样,分别以逐步回归法和偏秩相关法对SWMM模型进行全局敏感性分析,并以山东大学千佛山校区为例。结果表明:不透水区曼宁系数是对峰值时间和峰值流量最敏感的参数,并且随着不透水区曼宁系数的增大,峰值时间增大、峰值流量变小;汇水区面积比例因子是对总产流最敏感的参数,并且随着汇水区面积比例因子的增大,总产流量增大。逐步回归法和偏秩相关法都是线性分析方法,两种方法的对比使用,能够更加精确的识别SWMM模型的敏感性参数,对于精确建模和高效率定具有一定的借鉴意义。     

ICM模型的水文参数局部灵敏度及其稳定性分析

将城市综合流域排水模型(ICM,Integrated Catchment Management Model)应用于武汉长江隧道及其周边区域,采用2013年7月的3场独立场次降雨资料对模型进行率定。在此基础上利用修正的Morris筛选法定量分析ICM模型中水文参数的局部灵敏度,并采用统计学方法分析各参数敏感度值的稳定性,为模型的参数率定提供参考。结果表明,对于径流系数,产流表面不透水率是敏感参数;对于流量峰值,产流表面不透水率为高敏感参数,汇水区面积,产流表面坡度和汇流参数为敏感参数。不同场次降雨模型的参数敏感度值具有较大差异性,初损对径流系数和流量峰值的输出影响最不稳定,表现在变异度最大,高达107.7%和244.95%,而管道长度和管道曼宁系数最稳定,变异系数都为0。     

SWMM模型径流参数全局灵敏度分析

选取基于Horton和Green-Ampt入渗模型的入渗参数,以及区域坡度、区域宽度、透水性区域的曼宁系数和可积水深度共7个SWMM模型参数,采用Morris方法进行全局灵敏度分析。并分别采用不同降水类型、不同重现期的单个降水事件及长期降水序列,分析各模型参数对总产流量、洪峰流量及径流系数3个输出变量的全局灵敏度。结果表明:T1和T2型降水的参数灵敏度分析结果呈现较大差异,T2型较小降水事件不适宜用于参数校核;对Horton入渗模型而言,可利用T1型较大降水事件的洪峰流量对区域形状系数进行校核,利用T2型较大降水事件的总产流量对最小入渗速率、消减系数K进行校核;对Green-Ampt入渗模型而言,可利用T1型较小降水事件的洪峰流量对区域宽度和坡度进行校核及总产流量对透水性区域的曼宁系数进行校核,利用T2型较大降水事件的洪峰流量对最小入渗速率和缺水率进行校核;对径流系数而言,采用Horton和Green-Ampt入渗模型的结果一致,最大入渗速率和最小入渗速率是最灵敏的两个参数,透水性表面的可积水深度和曼宁系数为最不灵敏的两个参数。     

基于改进自适应遗传算法的新安江模型参数率定研究

模型参数率定是提高水文模型模拟效果的重要手段，通过研究一种改进的自适应遗传算法（IAGA）对新安江模型参数进行优化率定，解决传统遗传算法初始种群质量不高、容易早熟收敛、局部搜索能力差等问题。该算法利用混沌变量遍历性特点，随机生成初始种群并选优，提高初始种群的个体质量；针对交叉与变异的进化过程，设计了反映种群离散程度的种群目标函数离散系数，利用该系数构建了自适应调整交叉与变异概率算子，防止遗传算法过早收敛；依托环形交叉算子，提高算法全局搜索能力；采用自适应非均匀变异算子，实时优化算法的局部搜索能力，避免陷入局部最优。将自适应遗传算法、传统遗传算法（GA）和自适应遗传算法（AGA）应用于秦淮河流域新安江模型的参数率定，并从率定的收敛性、耗时、稳定性和效果方面进行算法的性能比较，结果表明：IAGA算法具有更优的寻优能力，更好的收敛结果，更高的稳定性和精度，场次洪水的模拟效果优于GA算法和AGA算法，率定期与验证期确定性系数（R2）均在0.85以上，纳什效率系数（NSE）均在0.8以上，总体达到了水文预报的乙级标准。结果表明采用上述的综合手段改进传统遗传算法是可行的，改进后的IAGA算法具有良...     

基于SRFR模型的畦灌入渗参数推求及模拟分析

土壤入渗参数决定着灌溉水转换为土壤水的分布和速度,是确定地面节水灌溉灌水技术参数主要依据之一,它进而影响到地面灌溉的灌溉效果和灌水质量,因此,确定合理的土壤入渗参数是地面灌溉系统设计和管理必须解决的关键问题之一。根据田间实测资料,利用WinSRFR4.1软件对畦灌条件下田间土壤入渗参数进行优化求解,并对水流特性进行了数学模拟。结果表明,在通过WinSRFR4.1模型优化计算得到的土壤入渗参数和曼宁糙率系数下,采用该模型模拟的水流运动过程同实测值一致,两者吻合程度较高,因此计算土壤平均入渗参数和曼宁糙率值的方法不仅简便而且具有较高的可靠性。     

田间曼宁糙率系数的推求

曼宁糙率系数是描述地表水流运动的重要参数之一,但目前对于特定地块表面糙率的确定尚没有一种理想的方法。本文提出了一种根据田间水流推进资料来计算曼宁糙率的新方法。该方法以水量平衡原理为基础,用迭代法求解。经在不同地区、不同土壤类型和地面状况的田间观测数据验证,结果令人满意。     

田间曼宁糙率系数的推求

曼宁糙率系数是描述地表水流运动的重要参数之一,但上前对于特定地块表面糙率的确定尚没有一种理想的方法。本文提出了一种根据田间水流推进资料来计算曼宁糙率的新方法。该方法以水量平衡原理为基础,用迭代法求解。经在不同地区、不同土壤类型和地面状况的田间观测数据验证,结果令人满意。     

SWMM模型参数全局敏感性分析

为有效评估暴雨管理模型(SWMM)输入参数对水文输出变量的影响程度,识别出敏感参数,为高效率定奠定基础,采用两种全局敏感性分析方法对暴雨管理模型(SWMM)中与降雨产流模拟有关的参数进行全局敏感性分析。基于拉丁超立方法对输入参数进行采样,以某小区为例建立SWMM模型进行模拟,分别采用偏秩相关分析法和互信息法分析参数对输出结果的影响。分析得知:对峰值时间影响最大的参数是管道糙率系数,管道糙率系数和峰值时间呈负相关;对峰值流量影响最大的参数是透水区的糙率系数,透水区糙率系数和峰值时间呈负相关;对总产流量影响最大的参数是管道糙率系数,管道糙率系数和总产流量呈负相关。研究表明偏秩相关分析方法和互信息分析方法都有自己的局限性,将两种方法共同使用,能够精确识别所有敏感参数。     

遗传算法在水分生产函数参数率定中的应用

运用遗传算法处理水分生产函数的参数率定问题时 ,参数的率定能基本做到与模型的复杂性无关 ,并能通过编码空间限定来避免敏感性系数或指数出现不合理值。在使用实测资料检验时 ,产量预报取得了较好的预报效果     

基于复合形遗传算法的新安江模型参数优化率定研究

为了弥补传统手工调试参数的主观性和对调试者专业经验的高要求性,将具有全局寻优特征的遗传算法与局部寻优特征的复合形法相结合,构建了一种复合形遗传算法用于新安江模型参数优化率定。采用浙江省朱溪下回头站以上流域为应用案例,结合分层率定法检验了复合形遗传算法的性能,结果表明:模型检验期多年平均径流深相对误差为1%,各年模拟的流量过程精度均达到乙级标准,表明构建的复合形遗传算法可有效应用于新安江模型的参数优化率定。     

MIKE11模型的参数全局敏感性分析

为了对MIKE11模型计算过程的不确定性进行控制,提高模型率定效率和计算精度,运用LH-OAT参数敏感性分析法对张家港市MIKE11模型参数进行全局敏感性分析。考虑了不同降雨强度、雨型和扰动幅度对参数敏感性的影响,研究选取了3场降雨,10个参数,6种扰动幅度和2项评价指标。研究结果表明河道糙率对洪峰流量影响最大,径流量主要由根区储水层最大含水量、坡面流产流系数和坡面流根区土壤含水量阈值影响。模型的参数灵敏度也会根据降雨强度、雨型和评价目标不同而产生相应波动。通过假定最优参数法证明选用敏感参数可提高59%以上的率定效率。     

基于SWAT模型的西江流域径流模拟研究

采用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型,在整个珠江流域构建分布式水文模型,对西江流域1951~2008年的月径流过程进行模拟。选取西江流域的迁江、柳州、武宣3个水文站的径流数据,利用SWAT模型自带的敏感性分析模块和自动率定模块,采用LH-OAT敏感性分析方法和SCE-UA算法分别对选取的各参数进行敏感性分析和参数率定,并对率定模型进行验证。敏感性分析结果表明,不同的参数对流域月径流过程表现出不同程度的敏感度,其中CN2、ESCO、SOL_AWC、CH_K2和ALPHA_BF的敏感度较高,是较敏感因子。从率定和验证结果来看,3个水文站的径流模拟效果均较好,Nash-Suttcliffe效率系数ENS均在0.75以上,其中柳州站和武宣站率定期和验证期的ENS在0.8以上。SWAT分布式水文模型在西江流域月径流模拟中的应用效果良好。     

地面灌溉土壤入渗参数及糙率系数确定方法研究综述

土壤入渗参数的确定包括由田间试验测定、基于水量平衡原理根据灌水资料直接估算和借助灌溉模拟模型优化反求3种方式;田面糙率系数的确定包括由灌溉经验确定、根据灌水资料采用曼宁公式直接估算和借助灌溉模拟模型优化反求3种方式。对地面灌溉土壤入渗参数和田面糙率系数的各种确定方法进行总结,分析了各种方法的特点。结果表明,根据灌水资料推求平均入渗参数和糙率系数已成为主要趋势,各种确定方法之间的差异有待通过田间试验资料进一步分析,与参数值密切相关的水力要素的分析研究需加强。     

InfoWorks水文模型参数灵敏度分析及其随区域尺度的变化

以湖南省某市一排水流域为例,基于InfoWorksICM模型软件探讨了排水系统主要参数对洪峰及径流总量影响的灵敏度,讨论了在不同的区域尺度及不同的降雨下,参数灵敏度的变化情况。研究发现,径流系数为最敏感参数,其次是地面曼宁N与特征宽度。初期损失值的灵敏度受到降雨的影响较大。地面曼宁N、管道长度的灵敏度与区域尺度密切相关。总体而言各种区域尺度下水文参数较水力参数更为敏感,在建模以及校核时应当优先注意。     

基于遗传算法的液压伺服系统控制优化

针对系统的跟踪精度和PID控制器参数整定问题,创建了液压伺服系统的数学模型,通过遗传算法对PID参数进行整定,最后基于MATLAB/Simulink仿真软件,通过遗传算法和经验试凑法整定PID控制器参数,并对仿真结果进行对比分析。仿真结果显示,遗传算法整定PID控制参数具有明显的优越性,能有效地提高液压伺服系统的位置跟踪精度。     

淹没柔性植被河道阻力系数特性及计算方法研究

植被是河流生态系统中重要的组成部分，在河流生态修复、河道形态演变和水资源可持续利用中发挥重要的作用，但水生植被的存在也会改变河道水流的运动形态，降低水流流速。柔性植被在水流的作用下会产生形态变化，使水流运动更加复杂。将柔性植被的形变因素加入到经典达西-魏斯巴赫阻力方程，利用最大差异性算法对试验数据进行筛选分类，通过遗传算法确定出淹没柔性植被阻力系数的表达式，基于达西-魏斯巴赫阻力系数与曼宁系数的转换关系得出曼宁系数表达式。结果表明：提出的达西-魏斯巴赫阻力系数公式和曼宁系数公式具有相对简明的表达形式，能应用于不同水深、不同植被密度、不同植被高度等条件下的淹没柔性植被河道阻力系数计算，研究成果可为植被化生态河道设计提供理论依据。     

高压脉冲电场预处理对甘薯干燥的影响

进行了高压脉冲电场预处理对甘薯渗透脱水的影响试验,并与未经预处理直接渗透脱水的甘薯相比较,分析其失水率的变化。分析高压脉冲电场处理参数对渗透脱水时的失水率影响,以及对热风干燥速率的影响。     

基于LH-OAT的马斯京根模型参数全局敏感性分析

为定性了解参数C_0、C_1、C_2对马斯京根模型模拟洪水流量的影响程度,引入Latin-Hypercube抽样算法,并结合OAT方法,对马斯京根模型参数进行全局敏感性分析。改变了传统通过率定K、x值来计算C_0、C_1、C_2值的方式,直接对参数C_0、C_1、C_2进行全局敏感性分析,模型参数的敏感性分析分别以径流量和洪峰流量为评价目标。研究结果表明,对径流量:河道处于涨水阶段时,参数C_0较敏感,C_1、C_2一般敏感;河道处于落水阶段时,参数C_2较敏感,C_0、C_1一般敏感。对洪峰流量:参数C_0、C_1的敏感性相对前一时段的敏感性减弱,C_2的敏感性相对增加。改变某一组参数的扰动幅度(10%、20%、30%),参数C_0、C_1、C_2的敏感度随着扰动幅度的增大而增大。在敏感性分析的基础上,按敏感性顺序进行参数的率定,可提高69%的率定效率,减少模型参数率定的盲目性。     

PA-DDS算法在HBV模型参数优化中的应用

影响水文模型预报精度的因素有很多,其中模型参数的优化对模拟结果起到至关重要的作用,目前用于参数优化的方法包括单目标优化和多目标优化两种。随着参数率定方法研究的深入,多目标分析问题越来越受到关注。Pareto存档动态维度搜索(Pareto-Archived Dynamically Dimensioned Search,PA-DDS)作为多目标优化算法,通过在求解过程中动态存储Pareto前沿以防止最优解的丢失,在寻优速度以及解的稳定性方面比较有优势。精英非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)具有寻优速度快、解集收敛性能好等优点,已经成为检验其他多目标优化算法性能的标准;AMALGAM算法通过对四种相关算法分配权重从而实现信息交换同时寻优,解的收敛性能较好。因此本文将PA-DDS算法与AMALGAM算法和精英非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)在收敛性能方面进行了对比,并将非劣解分布的均匀性及解的相似性方面与AMALGAM进行比较,利用尼泊尔巴格玛蒂河流域2005-2011年期间实测洪水日径流过程资料作为HBV模型参数率定系列,运用PA-DDS算法对模型参数进行优化,得出Pareto最优解,并利用2013年5场洪水日径流过程进行模型检验。结果表明:PA-DDS算法比AMALGAM算法能够更快地得到Pareto最优解且解的质量较好,拟合历史洪水平均确定性系数达到0.86,模型预报精度高,表明PA-DDS优化算法在解决多参数多目标优化问题中具有优势。     

基于BP神经网络的人机联合率定SWMM研究

为解决雨洪管理模型(SWMM)在率定过程中参数复杂、过程繁琐等问题.以西宁市某地块为例建立SWMM模型,利用Morris筛选法进行参数灵敏度分析,并根据灵敏度分析的结果进行人工率定;另外利用BP神经网络对模型进行率定,并结合参数灵敏度对其进行优化.对3种率定方案进行分析,结果表明:水文水力模块参数的相对灵敏度基本一致,...