基于差分进化算法的水位流量关系曲线优化率定

针对水位流量关系常规模型率定时中高水、低水无法兼顾的问题,该文采用一类保凸保单调函数的新水位流量关系模型[1],可以有效解决这一不足,而且易于水位流量关系曲线的自动优化率定。同时采用差分进化算法求解该模型,实例表明,该模型可以更好地拟合水位流量关系曲线,避免了人工率定的任意性并降低了人工操作的复杂性。     

基于自动分段的水位流量关系优化定线研究

笔者在"用于水位流量关系曲线的一类保凸保单调函数"的水位流量关系模型的基础上,通过引入自动分段策略和起始点自适应方式,解决这一模型存在的分段点难以界定和起始点敏感的问题。使用自动分段策略和起始点自适应方式后的模型很复杂,难以使用常规方法率定模型参数。笔者采用领域搜索差分进化算法(NSDE)对模型进行求解。研究结果表明,采用引入新策略的水位流量关系模型可以很好地拟合水位流量关系曲线,减少人工分段的额外操作,领域搜索差分进化算法在该模型优化率定求解中很有效。     

基于人工蜂群算法的水位流量关系最优定线研究

在保凸保单调的分段幂函数的基础上,进一步引入自动分段机制,解决分段幂函数在水位流量关系拟合中分段点难以界定的问题.使用自动分段机制后的模型待求参数更多,求解更复杂,因此使用鲁棒性强、收敛速度快且全局寻优性能优异的人工蜂群算法进行求解.研究结果表明,引入人工蜂群算法可以更好的拟合关系曲线,水位流量关系曲线率定求解更加有效.     

受回水影响的矩形渠道流量推算方法分析

矩形渠道断面规则、稳定,一般情况下,其水位-流量关系曲线单一.实际测验过程中发现,矩形渠道受下游回水影响,测验断面处实测水位流量点散乱、关系曲线复杂,线上推流精度降低.本研究基于曼宁公式、水流运动能量方程推导出规则矩形渠道流量推算的公式,应用该公式推算渠道流量可以解决水位-流量关系曲线单一导致的线上推流精度降低问题.将本研究提出利用上下游比降、水位和糙率推算断面流量的方法并应用在某水文站的矩形渠道流量推算中,结果表明,实测流量Q和水位、糙率和水面比降的复合项P拟合度较好,具有一定的实际应用价值.     

德州H水文站水位流量关系构建问题探讨

以山东德州卫运河流域的H水文站为例,采用其2015年、2016年和2018年20 m以上高水走航式ADCP施测流量成果为基础数据,并通过水位分级的方式,以该水文站现时水位、与其辅助水文站水位落差及该站前2 h水位涨落率均值等为参数构建起该水文站水位流量关系曲线,应用该曲线进行了 H水文站水位流量成果检验.结果表明,构建...     

利用洪水波峰传播速度推求水位流量关系曲线

本文介绍了Ｓｅｄｄｏｎ定律的推导过程，讨论了运动波和动力波的差别，说明Ｓｅｄｄｏｎ定律是运动波模型的产物。根据Ｓｅｄｄｏｎ定律洪水波峰传播速度和水位流量关系曲线斜率的关系说明推求水位流量关系曲线的可行性。对于流量面积关系曲线在中高水趋于直线的河段，使洪水波峰传播速度在中高水可以当作一个特征常量加以利用。在使用时应重视洪枯水调查工作。     

推算洪水流量的人工神经网络方法

天然河道洪水期的水位流量关系因受多种因素影响一般为复杂的绳索曲线，洪水流量依赖大量实测流量测次资料手工绘制成时序型曲线由水位（或时间）值查算。本文运用人工神经网络“反向传播”模型（ＢＰ模型），引入与流量相关的水位、涨落率、落差等因子建立多因素相关人工神经网络推流模型。结果表明该模型的拟合能力强，推流精度满足实用要求     

宜昌至沙市段水位流量关系变化及影响因素分析

长江中游河段水位流量关系受多种因素的综合影响,呈现出较为复杂和不规律的特点。研究了洪水涨落率、来水顶托和水库调度等因素对水位流量关系的影响。根据实测资料,对宜昌站、枝城站和沙市站的水位流量关系变化进行分析,并讨论了沿程水位下降趋势和比降的变化规律。结果表明,洪水涨落率是控制各站水位流量关系曲线的主要影响因素,来水顶托和水库调节仅对水位流量关系曲线产生局部影响。宜昌至枝城段和枝城至沙市段的水位和比降变化规律恰好相反。研究成果对水文预报、水文资料整编、水文分析计算和河演分析工作具有较大参考价值。     

大样本数据模型方法在中小河流流量测验中的应用

目前大部分中小河流采用传统流量测验方法,如流速仪法、浮标测流法、指标流速法、比降面积法等,这些方法存在投入大、测量过程耗时的问题。结合传统断面流量计算理论和最新表面流速测验技术,提出了通过表面流速、断面水位大样本数据输入,确立河道断面水位-流量关系曲线的方法。该方法可以通过少量实测中高水位、流量数据,基于大样本数据输入模型计算流量,从而快速分析河道水位-流量关系特性,拟合出水位-流量关系曲线。与传统方法相比,该方法减少了拟合水位-流量关系曲线需进行的流量测量工作量,减少了测量过程带来的误差,从而提高了测量精度。该方法的优势体现为操作简单、精度高、成本低。     

基于人工神经网络的洪水推流试探

天然河道洪水期的水位流量关系因受洪水涨落率和回水顶托等多种因素的综合影响，一般为复杂的非线性绳套状曲线。洪水流量过程资料往往依赖大量实测流量资料根据人脑的定性判断和经验手工绘制水位（或时间）与流量的时序型曲线后由水位过程（或时间）插补求得。通过运用人工神经网络反向传播（BP）模型，引入与流量变化密切相关的水位、涨落率、落差等因子建立多因素相关的人工神经网络推流模型。实例应用结果表明该模型的拟合能力强，推流计算精度满足实用要求。     

水位～流量关系拟合曲线的绘制

通过对水位～流量关系拟合曲线的研究,利用计算机对水位～流量关系进行拟合曲线,绘制出水位～流量关系拟合曲线,并且得出水位～流量关系计算公式,计算出相应时段水位对应的流量值。     

基于MATLAB的三次样条插值在绳套型水位流量关系定线推流中的应用

对于绳套型水位流量关系,常用连时序法定线,即：手工绘制水位流量关系曲线。通过实例介绍了利用三次样条插值进行绳套水位流量关系定线的方法,编写Maflab程序由计算机代替人工完成繁琐的手工作业,处理方法简单实用。误差分析表明,插值流量与人工推算流量的相对误差很小。     

基于Box-Cox变换的水位流量关系拟合

在水位流量关系曲线拟合中,非线性最小二乘法(Non-linear Least Square,NLS)是广泛运用的方法。但NLS中采用的对数变换有时不能起到稳定方差的作用,且没有考虑异方差会导致水位流量关系中的参数和流量估计值不可靠的问题。为了克服这个局限性,采用Box-Cox变换进行改进,并利用极大似然估计法(Maximum Likelihood Estimation,MLE)对变换后的模型进行参数估计。结果表明:相比于NLS中的对数变换模型,基于Box-Cox变换模型能更好地得到稳定方差,更倾向产生正态分布。并且发现对数变换模型是Box-Cox变换模型的一个特例,因此Box-Cox变换模型能够更合理地推断水位流量关系,在实际应用中的适用范围更广。     

单值化处理长江中游主要断面水位流量关系研究

为更好地开展长江中游防洪影响的研究,在分析沙市、螺山、汉口3个控制站水文断面水位流量关系影响因素的基础上,选取1981-2010年长江中游沙市、螺山、汉口3个控制站主要断面洪水期（5-9月）的水位流量资料,采用综合落差法进行单值化处理,得到了各站水位流量关系曲线成果,并用最小二乘法原理进行曲线的拟合,对其进行了合理性分析。结果表明,通过多项式拟合能将计算出的水位-流量关系线的影响消除到最小。并且由数学公式计算的关系线推出的流量不会因人为定线的差异而导致数据的不同,在实际应用中,效果更好。     

Investigation of stage-discharge model performance for streamflow estimating: A case study of the Gono River,Japan

In water resource studies, long-term measurements of river streamflow are essential. They allow us to observe trends and natural cycles and are prerequisites for hydraulic and hydrology models. This paper presents a new application of the stage-discharge rating curve model introduced by Maghrebi et al. (2016) to estimate continuous streamflow along the Gono River, Japan. The proposed method, named single stage-discharge (SSD) method, needs only one observed data to estimate the continuous streamflow. However, other similar methods require more than one observational data to fit the curve. The results of the discharge estimation by the SSD are compared with the improved fluvial acoustic tomography system (FATS), conventional rating curve (RC), and flow-area rating curve (FARC). Some statistical indicators, such as the coefficient of determination (R²), root mean square error (RMSE), percent bias (PBAIS), mean absolute error (MAE), and Kling-Gupta efficiency (KGE), are used to assess the performance of the proposed model. ADCP data are used as a benchmark for comparing four studied models. As a result of the comparison, the SSD method outperformed of FATS method. Also, the three studied RC methods were highly accurate at estimating streamflow if all observed data were used in calibration. However, if the observed data in calibration was reduced, the SSD method by R² = 0.99, RMSE = 2.83 (m³/s), PBIAS = 0.715(%), MAE = 2.30 (m³/s), and KGE = 0.972 showed the best performance compared to other methods. It can be summarized that the SSD method is the feasible method in the data-scarce region and delivers a strong potential for streamflow estimation.     

基于ADCP实时指标流速的感潮段断面流量计算

长江下游感潮河段水位-流量关系曲线无法确定。针对传统测流方式存在的监测频次偏少、无法实现流量过程推求等问题,建立了ADCP在线测流系统。根据一段时期内在线测流系统中ADCP实时指标流速监测值与断面平均流速实测值,建立了两者间的多元线性回归模型,并进行求解,获得了模型的回归系数。以南京水文实验站2010年11月至2011年12月之间的监测资料为例,通过以上方法计算实时指标流速的回归系数,并结合水位和河底高程求得过水断面流量。与实测流量对比表明,该模型具有较好的拟合效果,计算精度较高,可广泛地应用于流量的实时报汛及整编。     

水电站厂坝区水位流量关系曲线的探讨

水电站厂，坝区泄水渠段，往往是原天然河道。水电站兴建后该河段的水流则不再是天然河道的水流状态了，水位与其对应通过的流量就不是天然情况下的某一确定关系。且从运行多年的水电站观测资料看两者相差很多，有的几乎无定性关系。因此，如何在厂，坝区消能段末端确定一个稳定流断面，建立该断面的水位流量关系线，采用动量守恒原理，计算泄水建筑物射流效果，即射流增差，从而确定厂，坝区的水位流量关系线，则可以改变用天然河道     

Gene-Expression Programming for the Development of a Stage-Discharge Curve of the Pahang River

This study presents Gene-Expression Programming (GEP), an extension of Genetic Programming (GP), as an alternative approach to modeling the stage-discharge relationship for the Pahang River. The results are compared to those obtained by more conventional methods, i.e., the stage rating curve (SRC) and regression techniques. Additionally, the explicit formulations of the developed GEP models are presented. The performance of the GEP model was found to be substantially superior to both GP and the conventional models.