非参数解集模型在月径流随机模拟中的应用

针对参数解集模型难以反映真实水文系统的非线性、多峰形态以及边际特性的问题,采用基于核密度估计理论构造的非参数解集模型对刘家河站月径流进行了随机模拟。结果表明,非参数解集模型用于陕北地区刘家河站的月径流随机模拟是可行的。     

典型解集模型

典型解集模型张友权，张赛珍，徐文斌（云南工学院电力工程系）１概述解集模型是一类用途广泛的模型。它主要是将总量随机解集成各分量。将长时段的量分解成短时段的量称为时间上的解集；将较大范围内的量分解成若干个较小范围内的量称为空间上的解集。当前将总水量解集成...     

论流域水文模型

论述了流域水文模型结构和参数的水文学基础、物理上的耦合关系,以及集总式流域水文模型与分布式流域水文模型的本质区别,讨论了2种模型解算方法的特点,以及在参数率定中产生异参同效的原因和减少异参同效影响的措施;提出了一个比较客观的模型验证和相互比较的方法。     

日雨量随机解集模式研究

全球气候模式(GCMs)预测的气候变化情景，必须经解集模式得出小尺度上未来气候变化时空分布资料，才能满足评估气候变化对资源、环境和社会经济等影响的需要。本文提出由随机天气生成器和统计参数尺度转换关系组成的随机解集模式，应用17个站32年实测日降雨资料，对随机解集模式进行了分析和验证。首先利用随机天气生成器，通过对站点和GCM尺度面平均降雨系列的模拟，确定模型参数，验证模型模拟历史降雨过程的可靠性。然后，建立模型参数从大尺度向站点转换的关系，并从历史降雨系列中抽出某一日雨量系列，假设为未来气候变化情形，对降雨系列在不同尺度间的转换关系进行了验证。在此基础上，对GCMs预测结果的时空解集方法进行了探讨。     

基于NSGA-Ⅱ的水文模型参数多目标优化研究

为了对水文模型中难以直接测算的参数进行调试和优化,将带精英策略的非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）应用于水文模型（HYMOD）参数多目标优化计算中,得到最优解Pareto集合。通过多目标距离函数法从Pareto集中求出一组协调集。采用非支配解集覆盖度和非支配解的空间分布两个性能度量指标,对NSGA-Ⅱ算法与多目标粒子群算法（MOPSO）的优化结果进行比较分析。结果表明,NSGA-Ⅱ优化得到的非支配集比MOPSO算法得到的支配比例高;但前者的非支配解的空间分布较MOPSO算法相对均匀。     

可靠性知识与最优评估配电网故障恢复:（一）解集构造

针对国内外配电网故障恢复（FSR）研究存在的局限性，提出可靠性知识与最优评估结合的配电网FSR原理。研究包括2个部分，文中是FSR决策解集构造部分：以解集的完备性、最高供电可靠性及效率为目标，以可靠性的元知识控制决策解集构造分层次的搜索和展开，并兼顾优化处理，确保解集的质量；以树干网运算具体实现，实现解集构造的快速性、通用性和完备性。     

一种径流随机模拟的非参数模型

应用核密度估计理论构造了单变量多阶非参数模型NP（p)。该模型是基于数据驱的、不需对序列概率分布和相依形式进行识别、适合于时间序列随机模拟的非参数模型。将NP(p)模型用于金沙江流域李庄－屏山区间年径流过程随机模拟，与平稳AR（p)模型对比，研究表明非参数模型是适合于径流随机模拟的。     

随机梯度法在新安江模型参数 优选中的应用

基于近似梯度法及模式搜索法,提出了复合两种方法的随机优化方法。以Nash确定性系数为目标函数,对新安江模型的参数空间随机搜索后运用梯度法进行了优化,然后采用参数空间筛选策略,以获得全局最优解集。上述方法结合导数信息和随机性质的算法,使优化方法脱离局部极小解从而达到近似全局最优解集。以杨楼单元流域为应用实例进行了研究,结果表明,随机梯度法可以成功地率定概念性水文模型参数。     

基于参数不确定性的洪水概率预报研究

水文模型参数的选取通常依靠经验判断或者依赖历史库中的不完备数据集进行自动优选,所选参数并不一定能够准确反映流域降雨径流特点,更不足以反映不同洪水涨落阶段洪水特征的变化。基于水文模型的参数存在显著不确定性的客观事实,以随机参数驱动水文模型,并结合数值模型实现概率预报。通过东湾流域36场洪水模拟试验,揭示了水文参数不确定性对洪水预报结果的显著影响,验证了概率预报算法能够给出精确、可靠的预报结果,说明该算法能够降低水文模型参数所带来的洪水预报不确定性。     

季节性随机模型在月蒸发量序列模拟中的应用

月蒸发量序列有明显的季节性变化。如果采用理论的或经验的公式计算,则需要有相应同步的水文气象资料。本文首次将季节性随机模型引入月蒸发量序列的模拟,并将季节性AR(1)模型和相关解集模型比较,结果表明,这是有效的,可供水文计算和资源评估的应用。此外,与相关解集模型比较,它避免了大量参数的计算和中心化处理等过程,使计算简便。     

一种新的径流过程随机模拟方法

利用Copula函数构造边缘分布为PⅢ型分布的两变量联合分布,用以描述径流过程的年径流量与最大月径流量。根据该联合分布进行随机抽样,再优选实测径流过程,采用典型解集方法分解转化为模拟径流过程线,从而建立一种新的径流过程随机模拟方法。基于Copula函数的解集随机模型与现有的径流过程随机模拟模型如季节性一阶自回归模型、典型解集模型相比,其所模拟的年径流量统计特征的相对均方差等指标均较优,能较好地模拟原序列的统计特性,为水文水资源随机模拟研究提供了一种新的途径。     

Hourly Analyses of Hydrological and Water Quality Simulations Using the ESWAT Model

Detailed analyses of hydrological and water quality variables are very important to study the dynamic processes in a river basin. In this study, we have further modified the Enhanced Soil and Water Assessment Tool (ESWAT) model by incorporating hourly evapotranspiration and overland flow routing modules. Results from comparison of the performances by two ESWAT versions indicate that the modified version performed better than the original model. The modified ESWAT model has reasonably reproduced observed time series runoff and most commonly collected water quality data. In addition, input data availability at required spatial and temporal resolutions is the major bottleneck in implementing many detailed hydrological models. In this paper, we have also developed a robust methodology to successfully disaggregate daily rainfall data into hourly datasets. Furthermore, we have assessed the implications of such daily rainfall disaggregation schemes on subsequent simulation of hydrological and water quality variables at river basin level. The outcomes suggest that the multivariate rainfall disaggregation scheme better reproduced observed rainfall and runoff data.     

暴雨随机模型研究：暴雨洪水流域系统随机模拟研究之五

暴雨随机模型是暴雨洪水流域系统随机模拟洪水过程的关键。本文论述了现行几种实用性暴雨随机模型，指出了它们的特点，并分析了各自的优缺点。总的说来，这些模型概念清楚，结构简单，计算方便。实测资料检验表明，有良好地随机模拟效果，可推广应用。     

隔河岩水库入库径流随机模拟研究

根据实测日流量过程资料分析清江流域的洪水统计特征和自相关结构,分别用AR模型和典型解集模型进行随机模拟,并对模拟结果进行分析与检验,经研究认为典型解集模型对隔河岩水库入库径流模拟效果相对较好。     

A study of the stochastic evolution of hydraulic geometry relationships

Uncertainty resulting from climatic and environmental changes creates barriers to the accurate acquisition of information about rivers. In this study, a set of stable stochastic differential equations is developed to simulate the dynamic probability distributions of typical hydraulic geometry variables represented by slope, width, depth, and velocity with variations in bankfull discharge over time for a river system. Random parts of the equations are modelled based on single Gaussian white noise and further on combined Gaussian/fractional white noise with Poisson noise. Consistent estimates of the equation parameters are made using a composite nonparametric maximum likelihood estimation (MLE) method. The proposed models are examined through a Monte Carlo simulation of the lower Yellow River, and the results successfully reveal the potential responses of hydraulic geometries to stochastic disturbance and that average trends largely synchronize with the measured values. Comparisons of the three different models confirm the advantages of fractional jump‐diffusion model, and according to further discussion, stream power on the basis of such a model is concluded to serve as the better systematic measure of river dynamics. The proposed stochastic approach is new to the field of fluvial relationships, and its application could help to design and monitor river systems with specified accuracy requirements.     

A combined stochastic dynamic programming-statistical disaggregation approach applied to multiple reservoir systems

The stochastic dynamic programming (SDP) method faces computational difficulties when used to determine the optimal operation of multiple storages. A new approach, a combined SDP-statistical disaggregation approach is introduced to determine releases for a special situation relating to multiple reservoir systems, that is, for a system of multiple storages where operational data are available. The approach consists of defining an equivalent single reservoir which represents the system of multiple reservoirs. The optimal releases from the equivalent single reservoir are derived by the use of SDP. Disaggregation of the optimal releases from the equivalent single reservoir, to produce the releases from the individual storages is based on historical operational data. The Melbourne (Australia) water supply system is considered as the example. The releases derived from the combined SDP-statistical disaggregation approach are tested by operating a simulation model, and the conclusion is made that the approach produces satisfactory releases for a system of multiple reservoirs where operational data are available. The method cannot be applied to existing systems where insufficient or no operational data are available, or to proposed systems where operational data are not available. The method uses a small amount of computer time.     

分解模型与贝叶斯方法在枯水分析中的应用

本文把随机分解模型应用到枯水径流分析与设计,用贝叶斯统计推断其中的偏态参数C_s。运用结果表明:分解模型能很好地模拟枯水过程,贝叶斯估计能利用区域信息推求模型参数,提高参数估计的稳健性和降低抽样误差。     

洛河径流典型解集模型研究

洛河是黄河的一条重要支流。本文采用洛河氵状头水文站1965~2003年共计39年的实测径流资料,依据线性平稳随机模型的理论建立了一阶自回归模型;运用季节性随机模型的理论方法建立洛河氵状头站月径流量典型解集模型。经实用性检验,模拟序列与实测序列各项估计参数吻合良好,符合精度要求。该模型可为洛惠渠灌区进行河源来水量预报和用水管理提供决策依据。     

地下水动态预测模型的回顾与展望

回顾了国内外地下水动态预测研究的各种模型,将这些模型划分为确定性模型和随机模型两大类,指出各种模型的适用条件及存在问题。最后提出了提高地下水动态预测的可靠性与精度的两条途径:(1)建立既能描述地下水系统内部特征也能反映其外部特征的确定性-随机耦合模型;(2)建立地下水系统的随机微分方程模型,并将系统内部参数作为随机变量,将其外部环境因素也作为随机时间序列引入地下水流定解问题,并给出解的概率分布。