基于SGA和SRFR的畦灌入渗参数与糙率系数优化反演模型(Ⅰ)——模型建立

利用基于地表非稳定流运动方程的地面灌溉模型对畦灌性能进行分析评价是改进传统地面灌溉方式、提高畦灌性能的重要举措,而准确地确定畦灌土壤入渗参数和田面糙率系数是改善畦灌性能模拟精度的重要前提。本文基于基本遗传算法SGA和地面灌溉一维模型SRFR建立的畦灌土壤入渗参数与田面糙率系数优化反演模型,可在给定的参数值域范围内开展多参数全局性寻优,利用计算机动态解析技术对SRFR模型执行程序进行解析处理,建立SGA与SRFR模型间的内部运行衔接方式,实现畦灌土壤入渗参数与田间面糙率系数优化反演过程的自动化运作,进而有效提高了参数寻优估值的工作效率。     

基于遗传优化的河网数学模型糙率参数反演

将遗传算法智能优化模型与一维河网模型相耦合,提出一种河网糙率智能反演方法,自动完成参数的优化选择。与其他河网糙率优化方法相比,该方法具有理论简单、对实测数据依赖程度低和精度高的特点。将该方法获得的优化糙率值代入到数学模型中,计算值与实测值吻合程度较高。     

根据畦田水流推进过程水力因素确定Philip入渗参数和田面平均糙率

根据水流水面线为幂函数曲线假定用满宁水流公式,推求了水流在畦田推进过程的表达式。根据水量平衡原理,建立了利用水流推进过程有关水力因素确定土壤入渗参数和田面平均糙率方法。同时,利用实验资料对所提出的方法进行了检验,结果表明该法所推求的入渗参数与利用推进和消退过程推求的参数相一致。     

基于畦首水深和田面水流推进过程的畦灌流量反演方法

针对畦灌稳健设计中单宽流量难以实现无干扰测量的问题,研究入畦流量的反演方法。利用在中科院南皮生态农业试验站进行的灌水试验数据,采用两点法估算入渗参数,引入地表储水形状系数和地下储水形状系数,根据畦首水深和水流推进的数据,估算了畦田的单宽流量。与实测单宽流量相比,N1、N2、N3号畦田的相对误差分别为13.27%、8.02%、11.24%。结果表明:该方法用于畦灌稳健设计中单宽流量控制误差调查是可行的。     

基于遗传算法的渠道糙率及综合渗漏系数反演

遗传算法是模仿自然界生物进化机制发展起来的随机全局搜索和优化方法,它能在搜索过程中自动获取和积累有关搜索空间的知识,并自适应地控制搜索过程以求得最优的方案[1]。针对多个渠段相连的渠系计算,渠道糙率和综合渗漏系数无法用公式求得,应用遗传算法编程分别进行反演计算,并应用于石头河水库灌区东干渠水流模拟计算,结果表明计算水位与实测水位基本吻合。     

基于量子行为粒子群优化算法的河道糙率反演

糙率是河道水动力模型的重要参数,在模型中敏感性高,但其在实际工作中难以准确测定。量子行为粒子群算法(QPSO)是粒子群算法的发展,相对于粒子群算法,在全局收敛和收敛率上有很大提高。将量子行为粒子群优化算法与一维河道水动力模型耦合,建立河道糙率反演模型,并在淮河干流蚌埠到花园咀河段进行了模拟,取得了较好的效果。与其他糙率反演算法相比,该算法具有理论简单、参数少、易于编程实现、通用性强等优点。     

遗传算法在河网糙率参数反演中的应用

确定糙率参数是河网水流数值模拟的关键问题.该文基于与河网水动力学模型耦合的遗传算法建立了河网糙率参数优化反演模型,并应用于韩江三角洲河网的糙率参数反演中.结果表明,遗传算法在河网糙率参数的反演中是可行的,且具有精度高、收敛快和易于计算机实现的优点,有效地克服了试错法和传统优化反演方法的缺陷.     

挟沙水流综合糙率系数的研究

在现有研究成果的基础上,通过分析大量天然河道实测资料和他人的水槽试验资料,发现在挟沙水流中,综合糙率系数与水深、流量的相关性较差;与含沙量的相关性较好,并且糙率系数随含沙量的增加先减小后增大;在一定佛氏数条件下,糙率系数与佛氏数的相关性最好,且随佛氏数的增加而减小,可以根据佛氏数来计算糙率系数,但在较大佛氏数后,二者关系出现“向上翘”现象。     

基于模拟-优化的河道水流模型参数动态反演研究

为了探讨河道水流模拟糙率参数反问题求解的新方法,引入改进狼群算法,采用该算法对4个非线性测试函数进行仿真计算,结果表明,此算法在搜索效率和求解精度方面均优于基本狼群算法和混合加速遗传算法。在此基础上,从对水流运动非线性系统实现控制的角度出发,在时段尺度上将改进狼群算法与河道水流模拟进行耦合,给出了反演算法设计及求解步骤,实现了河道水流计算与糙率反演识别的动态联解。长江清溪场至万县段洪水演进计算表明,糙率变化符合长江涨落水期随水位变化的客观规律,反演计算与实测水位拟合精度较已有研究得到进一步提升,验证了改进狼群算法反演糙率参数的可行性和有效性。     

由波涌畦灌灌水资料推求土壤入渗参数和减渗率系数

本文根据水量平衡原理，提出了利用大田畦灌灌水资料推求土壤入渗参数的方法，在此基础上，又提出了利用波涌灌水流推进和消退资料确定间歇入渗减渗率系数的方法。实例计算表明，这些方法能简单而有效地求得田间土壤平均入渗参数和减渗率系数。该研究成果为波涌畦灌技术要素设计和灌水质量评价奠定了基础。     

宽浅渠道糙率系数的确定

通过整理目前计算宽浅渠道糙率的计算方法,分析了宽浅渠道糙率的影响因素,通过模型计算,验证了宽浅渠道糙率系数的确定方法与过程。     

糙率系数特性及应用中需注意的若干问题

本文以ＡД阿利特舒利公式为基础，对糙率系数特性作了较深入分析，并把它引伸到非粗糙区流动。     

植被排列方式对坡面糙率系数的影响研究

为分析植被排列走向与水流方向的夹角对坡面地表水流阻力的影响,设计了3种植被排列走向与水流方向成不同夹角的底板、7种不同的坡面比降,通过试验研究不同植被分布对坡面流水流阻力的影响。结果表明:在非淹没状态下,在一定坡面比降范围内,同一平均水深下,随着水流方向与植被走向夹角减小,糙率系数增大;同一下垫面条件下,坡面水流流向不同则坡面地表糙率系数不同,植被走向与水流方向的夹角越小则糙率系数越大。     

挟沙水流综合糙率系数的影响因素及计算方法

在现有研究成果的基础上,通过分析大量实测资料,发现挟沙水流综合糙率系数的影响因素主要有床沙组成、含沙量及弗劳德数,而糙率系数与流量、水位的相关关系较差。以含沙量、床沙中值粒径和弗劳德数为输入因子、以糙率系数为输出因子建立了BP网络模型和根据弗劳德数计算综合糙率系数的拟合公式,以及黄河上应用较多的赵连军、张红武公式,均是目前较理想的计算挟沙水流综合糙率系数的方法。     

基于河床糙率反演的水库入库流量测定与模型试验

利用断面试验资料推求河道糙率的主要目的并不在于寻求涧峪上游河道糙率的真实绝对值,而是通过试验资料的分析计算了解它的变化特征,为涧峪上游河道在实际的水位观测与资料分析中如何利用实测数据推求河道糙率打下基础,这也为估算较大的入库流量提供了一个新的途径。     

基于主成分分析-支持向量机的人工加糙渠道糙率系数预测模型

以矩形人工加糙渠道为研究对象,采用主成分分析-支持向量机方法建立糙率系数预测模型。根据前期试验研究成果,选取佛汝德数Fr、绝对粗糙度Δ、渠道平均水深h、底坡i这四个主要影响因素,采用主成分分析方法提取两个主成分,获得影响糙率系数大小的综合性指标并用于支持向量机对数据的训练、测试及预测。研究结果显示:模型的训练集均方根误差RMSE为3.85×10-4、预测相关系数R为0.997,测试集均方根误差RMSE为5.37×10-4、预测相关系数R为0.992、预测相对误差小于5%。研究结果表明,基于主成分分析-支持向量机所建模型适合人工渠道糙率系数的预测。     

浅谈锦屏二级引水隧洞沿程糙率系数的反算方法

就锦屏二级电站引水隧洞,根据实测水头损失、反算沿程水头损失糙率系数过程中的一些经验和认识进行总结,提出了:(1)应尽量选取局部损失所占比例较小的洞段来计算沿程水损,并应计入测点底部流速头,以提高计算精度;(2)在引水隧洞平均水力半径的计算过程中,不能采用等动量或者等体积的方法,必须遵循水损相等的原则进行当量等观点,供参考。     

基于矢量糙率的栅格单元流量分配模型

本文认为地表径流在汇流过程中由于流域坡面上地质层理走向、人类耕作活动、天然植被分布等一系列影响使坡面不同方向上具有不同的曼宁糙率系数取值,从而对栅格单元内地表径流向下游各栅格单元的流量分配产生影响,基于这一认识本文提出矢量糙率的概念,并在分析以往模型的基础上,利用一维圣维南运动波方程结合曼宁方程建立了考虑糙率因素的栅格单元间地表径流流向及流量分配模型.经试验流域应用检验,该模型能更精确地模拟降雨径流过程.