土壤水分特征曲线模型参数识别的多邻域粒子群算法

Van Genuchten模型(简称VG模型)是目前运用最为广泛的土壤水分特征曲线模型,提出适宜的优化算法进行模型参数识别也是一个非常重要的研究方向。针对标准的粒子群算法易陷入局部最优的缺点,给出了一种多邻域粒子群算法,可以有效地克服粒子群算法易陷入局部最优的缺点,并利用该算法对VG模型参数进行识别,最后用所求解的参数对不同类型土壤持水性能进行了试验。数值实验结果表明,多邻域粒子群算法能够有效地应用于VG模型的参数识别,与其它算法相比在性能和精度上都有所提高,而且对参数的取值范围也可以较大地放宽。因此,多邻域粒子群算法可以作为VG模型参数识别的一种新方法。     

基于改进遗传算法的河流水质模型多参数识别

结合多种群遗传算法和自适应遗传算法,提出基于多种群-自适应遗传算法(MPAGA)水质模型多参数识别方法,实现对河流水质模型参数断面平均流速u、河流离散系数D和污染物降解系数K识别和估计。利用河流示踪剂实验监测数据,分别对美国特拉基河3个不同流量河段作水质模型多参数识别和估计。结果表明,与传统遗传算法(TGA)相比,MPAGA算法对3种不同流量河段水质模型参数估计结果准确和可靠。基于MPAGA水质模型多参数识别方法和分河段水质模型参数估计结果可提高河流水污染预测精度,判定河流水污染危险区域,为保障工农业用水安全提供重要科学依据和技术支撑。     

基于模拟退火算法的半参数线性回归模型的参数估计

提出了一种可减少计算量的求解广义半参数极大似然估计的模拟退火算法，用示例展示新算法在多变量线性回归模型中的应用．     

基于改进的粒子群优化算法确定河流水质参数

【目的】将改进的粒子群优化算法应用于河流水质模型参数求解,为预估河流水质参数提供一种有效的方法。【方法】以粒子群算法为基础,用混沌序列的产生过程模拟粒子初始化提高算法的全局搜索能力,加入单纯形算法提高计算精度,建立改进的粒子群优化算法。用改进的粒子群优化算法对一维及二维河流水质模型参数进行求解,并进行实例验证。【结果】改进的粒子群优化算法可以有效地应用于一维及二维河流水质模型参数的求解;随着参数取值区间的不断扩大,算法的运算时间增加;改进的粒子群优化算法比粒子群优化算法具有更好的收敛性且计算精度更高。【结论】改进的粒子群优化算法能改善原算法易陷入局部最优解的不足,是分析河流水团示踪试验数据、预估一维及二维河流水质模型参数的一种有效方法。     

基于改进粒子群优化算法的BOD-DO水质模型参数确定

【目的】将改进的粒子群优化算法应用于BOD-DO水质模型参数求解,为水质模型参数求解提供支持。【方法】通过差异演化算法对各个体历史最佳位置进行变异,以保持种群多样性,并在搜索后期加入局部搜索能力强的单纯形算法,建立改进的粒子群优化算法,并用该算法对BOD-DO水质模型参数进行求解。【结果】改进的粒子群优化算法能有效地确定BOD-DO水质模型参数;参数取值范围的放宽对算法的收敛性影响较小,但迭代次数有所增加;均匀分布法生成的初始种群可以有效地提高算法的收敛率,加快收敛速度;交叉概率和缩放因子的随机选取策略,可以有效地提高算法的收敛率并加快收敛速度;比较计算结果可知,改进的粒子群优化算法的收敛精度有所提高,收敛率可达到100%,收敛速度可提高5倍以上,标准差约是粒子群优化算法的10%。【结论】改进的粒子群优化算法有效地避免了原算法的早熟或停滞,为不同类型的水质模型参数求解提供了一个可靠的方法。     

基于模拟退火算法对灌溉用地下水水质评价的投影寻踪分析

选择酸度、碱度和矿化度为评价因子,建立了灌溉用地下水水质评价的投影寻踪分析模型,采用模拟退火算法对评价模型进行优化,并将该模型应用于某灌区灌溉水质的评价.研究表明,用投影寻踪回归分析法进行水质评价,避免了传统评价方法由于主观原因造成的误差,评价结果合理可信、方法简单,为灌溉用水水质的评价提供了新途径.     

基于混合遗传算法的车辆优化调度研究

将遗传算法和模拟退火算法结合,设计了一种混合遗传算法（自适应的模拟退火遗传算法）,并根据一般车辆优化调度问题的特性,进行算法的设计,比如染色体的编码方式、遗传算子以及参数的设定等,通过实例进行了仿真实验．结果表明：用这种混合遗传算法求解车辆优化调度问题,具有很好的优化性能．     

昆明市4个主要针叶树种林分断面积生长模型研究

采用Richards、Schumacher和Korf模型作为林分断面积生长备选模型,运用麦夸特算法、差分进化算法、遗传算法、模拟退火算法和粒子群算法进行模型参数求解,根据R2和RMSE选择模型拟合结果、算法迭代次数和残差分布,比较各优化算法的效率和参数稳定性。结果表明:华山松、云南松、油杉和柏木地位级表落点检验值分别为97.9%、98.3%、98.1%和98.9%,精度符合要求,能够用于林区林业生产经营活动;优化算法求解模型参数的效率由高到低的顺序为LMDEPSOGASA,PSO求解参数的拟合优度较差;针叶树种断面积生长模型更适宜采用Richards模型,Schumacher模型参数拟合结果更稳定。运用优化算法进行林分断面积生长模型参数估计并分析其优劣,对提高模型精度具有重要作用,研究结果为优化算法在生长模型参数估计中的运用提供了依据。     

模拟退火算法在交通规划中的应用

随着平衡网络设计问题的规模增大，计算的复杂程度也增加并影响它的可行性，设计一种更有效的求解算法是必要的。对固定需求条件下的城市交通平衡网络问题的非线性双层规划模型采用模拟退火算法求解，通过一个简单的算例，和BLABG算法比较，说明了模拟退火算法的有效性和可行性，指出了模拟退火算法优越性；减少计算的复杂程度并能保证解的质量。     

基于高光谱遥感的湖泊水质富营养化状态评价

为提高湖泊水质富营养化状态评价的精度，提出了一种融合高光谱遥感和萤火虫算法（FA）改进极限学习机（Extreme learning machine,ELM）的湖泊水质富营养化状态评价方法。针对ELM模型性能受其初始输入权值和隐含层偏置参数选择的影响，将萤火虫算法应用于ELM模型参数寻优。结果表明，与PSO-ELM、GA-ELM、DE-ELM和ELM相比，FA-ELM可以有效提高水质富营养化评价的准确率，为湖泊水质富营养化状态评价提供了新的方法。     

基于实码遗传算法的河流水质模型的参数估计

针对理想条件下采用解析法往往导致水质参数估计较大误差的问题，以及针对含有多参数的二维水质模型的参数估计问题，具体介绍了采用有限单元法和实码遗传算法求解二维水质模型未知参数的基本步骤，对水质参数(包括纵向、横向弥散系数和衰减系数)分别进行编码，通过计算机模拟浓度输出，并与实测值比较从而得出最优的水质参数估计值．算例表明，采用有限单元法-遗传算法估计河流水质模型的参数是可行的．     

嵊泗上川山疏浚物海洋倾倒区及邻近海域水环境质量评价

根据2010-2012年嵊泗上川山疏浚物海洋倾倒区6个航次的水质调查数据,通过三种评价模式对倾倒区及其邻近海域水环境进行了质量分析。结果显示,单因子评价模式表明该海域主要污染因子为活性磷酸盐和无机氮,Nemerow水质评价模式显示倾倒活动发生时对海域水环境造成一定的影响,而British Columbia水质指数评价模式研究显示,长期来看,倾倒活动未对邻近海域水质造成明显影响。     

水质对土壤持水特性的影响

本文实验研究了水质对土壤持水特性的影响.结果表明实验水质对粉壤土与粉质粘壤土的持水特性均有影响;水质对粉质粘壤土在近饱和段的土壤持水特性影响相对较小,水质主要是通过影响近饱和段土壤结构影响土壤持水特性.选取m=1-1/n与m=1-2/n的Vail Genuchten模型均可以很好的拟合实验土壤的持水测试数据,相关系数均大于0.99;van Genuchten模型的拟合参数(θ8、α与n)可以反映水质对土壤持水特性影响.在进行土壤水分数值模拟时,应考虑水质对近饱和段土壤持水特性的影响.     

墙土系统动测模型及土体附加参数识别方法研究

【目的】对墙土系统动测模型进行研究,同时提出了基于模态参数的土体附加参数识别方法,为墙土系统的损伤识别和健康诊断提供一种简单、适用的模型。【方法】建立了墙土系统动测模型,假定附加刚度和附加质量成三角形分布,采用附加刚度和附加质量模拟土体对墙土系统模态特性的影响。基于模态频率构造目标函数,建立模态频率和土体附加参数之间的BP神经网络结构,识别得到不同土体弹性模量对应的土体附加参数。将三维有限元整体模型分析得到的模态频率作为真实值,计算真实值和识别值之间的相对误差,判定识别方法的可行性。【结果】基于模态频率和BP神经网络的土体附加参数识别方法能够满足工程精度要求,模态频率相对误差均在2%以内;随着土体弹性模量的提高,土体的附加刚度呈双指数函数增大,附加质量呈双指数函数减小。【结论】提出的动测模型及基于模态参数和BP神经网络的附加参数识别方法是可行的,为墙土系统的健康诊断提供了一种行之有效的方法。     

昭平台水库环境质量状况监测与评价

[目的]监测与评价昭平台水库的水质状况。[方法]运用单因子水质标识指数法和综合水质标识指数法评价昭平台水库的水质。[结果]昭平台水库水质较好,满足II类水质标准要求,但也有部分理化指标,未能达到渔业水质标准。[结论]研究结果为准确掌握昭平台水库的水质状况和水库的规划管理提供了依据。     

污水处理曝气过程的智能融合控制策略

污水处理是复杂的生物化学反应过程,针对曝气过程中参数不确定性导致的控制难题,提出了基于智能融合的污水参数控制策略.分析了需要控制的关键参数和污水处理的过程特性,讨论了污水参数控制的融合策略,构造了控制器结构模型,研究了控制算法.基于控制模型作了仿真实验对比研究,实验验证了智能融合控制策略在系统动、静态品质方面优于PID控制策略.仿真结果表明该控制策略是可行和有效的.     

水质模型的全局参数敏感性分析

LH-OAT全局参数敏感性分析方法集成了LH抽样与随机OAT方法的优点,在随机OAT的基础上融入LH抽样法,保证参数敏感性分析的强壮性及有效性。但LH-OAT方法必须依靠复杂的计算机程序来实现,因为没有通用程序而限制了其推广应用。试验研究了LH-OAT方法的通用程序设计,并成功用于WASP富营养化水质模型中浮游植物动力学模型的全局参数敏感性分析。结果表明在充足供氮、磷时,浮游植物生物量变化率最敏感的参数是水温,其次是浮游植物的内源呼吸速率和温度调节系数,其三是浮游植物中叶绿素a与碳的比值,处于第四位的是浮游动物的数量;各参数合理的取值范围是成功使用LH-OAT方法的关键。     

电网动态负荷有功模型参数辨识研究

针对动态负荷模型的参数辨识问题进行研究。通过对实测电网有功功率和电压信号的实验分析,借助MATLAB系统优化工具箱,给出了动态负荷模型参数辨识的具体方法和步骤。结果表明:利用参数辨识方法得到的负荷模型能够较好地体现电网实测有功功率的变化规律,对于深入研究电网动态负荷模型的特性有重要意义。     

AnnAGNPS模型在西南岩溶地区奇峰河流域的参数敏感性及适用性分析

为了探究农业非点源模型(AnnAGNPS)在西南岩溶地区奇峰河小流域地表径流量模拟的适用性,使用差分灵敏度分析(Differential sensitivity analysis,DSA)方法对参数进行敏感性分析,采用敏感指数法评价参数的敏感性等级;利用试错法人工调整模型参数,采用三个评价指标:决定系数(R~2)、纳什系数(ENs)和相对偏差(Re)评估模型的性能,检验其在岩溶地区奇峰河小流域的径流模拟的适用性。结果表明:不同临界源区面积(Critical source area,CSA)与最小源区沟道长度(Minimum source channel length,MSCL)取值下,CSA=20 hm~2,MSCL=200 m时,能够较为全面地描述奇峰河流域的下垫面的情况。参数敏感性分析结果表明,对径流模拟最敏感的参数是径流曲线数(CN),与非岩溶地区相比,影响地表径流的最敏感的参数相同,取值较非岩溶地区流域的大;对泥沙、总氮、总磷模拟最敏感的参数是土壤可侵蚀性因子与径流曲线数。模拟结果表明:AnnAGNPS模型能很好地模拟流域的地表径流,月尺度下模拟的R~2为0.962,ENs为0.831,Re为-14.94%。日尺度下模拟的R2为0.716,ENs为0.946,Re为-13.69%。由于岩溶系统的高渗漏性以及地下水与地表水交换的瞬时性,日尺度下的模拟精度较低。研究表明经过校准与验证的AnnAGNPS模型适用于西南岩溶地区桂林市奇峰河流域的非点源污染负荷模拟。