多模式集成方法对延伸期降水预报的改进

利用TIGGE(THORPEX Interactive Grand Global Ensemble)资料中的CMC、ECMWF、NCEP和UKMO 4个中心全球集合预报模式对2007年10月3日—2008年2月29日逐日累积降水进行多模式集成预报试验。通过集合平均、多模式消除偏差集合平均、加权消除偏差集成3种方法进行试验对比,重点分析各中心模式及多模式集成的240~360h(10~15d)延伸期预报的检验效果。结果表明,多模式集成对逐日累积降水240~360h延伸期预报优于单个中心模式,将逐日降水的预报时效提高了72~168h。3种集成方法对比发现,多模式消除偏差集合平均方法预报效果最好,该方法将晴雨量级的降水预报时效在中短期和延伸期至少提高了1d和5d。     

郑州市地面风场的统计降尺度预报研究

为了提高郑州市地面风场的精细化预报水平,基于欧洲中期天气预报中心(European centre for medium-range weather forecasts,ECMWF)、日本气象厅(Japan meteorological agency,JMA)、中国气象局(China meterological administration,CMA)3个中心的2012年6月1日-9月30日地面风场3~60h预报资料和郑州加密自动站观测资料,先对郑州市11个站的地面风场进行多模式集成预报试验,再对多模式的集成结果进行统计降尺度研究。针对地面风场预报的难点,分别对地面风场的U、V分量(试验方法1)及全风速和风向(试验方法2)进行试验。最后采用均方根误差对2种试验方法的预报结果进行检验评估。结果表明:在多模式集成的2种试验方法中,对全风速和风向的的试验方法要优于对风场的U、V分量的试验方法,且此试验方法的超级集合集成方案(superensemble forecasts,SUP)预报误差较小,而成为最优的方案。在对多模式集成结果的2种统计降尺度试验中,对全风速和风向的多模式集成结果的方法能够进一步降低预报误差,与对风场的U、V分量的方法相比,是1种较好的方法。与多模式集成的精细化预报相比,统计降尺度预报能够进一步减小预报误差,提高地面风场的预报准确率。     

盐岩储气库寿命预测的马尔可夫模型研究

盐岩地下储气库因其良好的使用功能,愈发被世界各国所采用,因此,对盐岩储气库运营期的风险分析与寿命预测具有重要的理论意义和工程应用价值。客观存在的诸多不确定性因素导致很难采用确定性方法对其进行研究。马尔可夫概率预测模型能够以概率的形式反映出系统的不确定性,因而计算结果更为客观、可靠。将马尔可夫理论引入到盐岩地下储气库风险分析与寿命预测中,以国内某盐岩地下储气库为例,建立其马尔可夫模型,基于随机力学的方法,通过数值模拟计算及可靠性分析得出了储气库运行状态转移概率矩阵;利用转移概率矩阵,并根据马尔可夫模型中的吸收状态和平均吸收时间的概念对储气库进行寿命预测,取得了较好的预测效果。     

双层砂井地基固结度的概率分析

采用概率统计理论,分析了土工参数不确定性及土体自相关距离对双层砂井地基固结度的影响,推导了当径向固结系数为伽玛分布时平均固结度的特征值计算公式,并以深圳某工程为例采用蒙特卡罗法对双层砂井地基平均固结度进行了概率分析,指出按确定性方法计算达到目标固结度所需的预压时间,并不能满足工程要求,用概率方法预测更为合理。     

基于模型确认的结构概率损伤识别方法研究进展

基于静动力特性改变的结构损伤识别方法在过去几十年中得到了长足发展。相对于确定性的损伤识别,基于概率统计理论框架的损伤识别方法能够更好地反应损伤问题的不确定性本质,是一种非常有发展潜力的损伤识别方法,有望解决当前大多数损伤识别方法对于测量误差和噪声敏感的问题,从统计意义上实现复杂工程结构健康监测早期损伤的诊断。在回顾结构确定性损伤识别方法的基础上,主要介绍不确定性损伤识别方法和有限元模型确认的研究进展,分析比较各种方法的优点和不足之处;最后对有待进一步研究的问题和基于模型确认的概率损伤识别方法发展趋势进行展望。     

任务工期不确定资源受限项目调度问题研究现状及展望

传统的项目调度方法是在确定性环境下进行的。然而在工程实践中,项目往往受到不确定因素的影响,导致执行与计划的偏离。对项目环境不确定性条件下的调度方法进行了综述,着重分析了两种概率型调度方法的研究现状:随机资源受限项目调度问题和主动-反应式资源受限项目调度问题。指出现有研究的不足之处,并提出今后研究的方向。     

基于WARIMA的广西地区电离层总电子含量短期预报研究

将小波分析(Wavelet Analysis)引入自回归移动平均模型(ARIMA)进行电离层总电子含量预报,在大区域的研究中已经取得了较好的预报效果,而位于中国低纬度的广西地区尚无文献进行相关研究。本文利用2015年IGS中心提供的电离层天顶总电子含量(VTEC)数据,分别采用小波-ARIAM模型(WARIAM)和ARIMA模型对广西地区(20°N～27.5°N,110°E～115°E)进行建模,预报后6天的VTEC值。结果表明:两种模型预报值均能很好地反映观测值的变化趋势,相对精度达到80%以上,但预测精度在北纬20°处出现浮动。在使用WARIAM进行中长期预报中,平均相对精度可达到83%。总体上,使用WARIAM对VTEC值预报相对ARIMA模型其精度有显著提高,表明其在广西地区对VTEC进行短期预报和中长期预报的可行性。     

基于WUS概率密度权重法的边坡稳定系统可靠度分析

复杂边坡工程中由于边坡土体分层或土体参数的不确定性等因素,边坡失稳往往会发生在多个潜在失稳滑面,因此,采用单一临界确定性滑面或临界概率滑面对边坡系统可靠度进行分析会极大低估其失效概率。运用WUS(WeightedUniformSimulation)方法对边坡系统可靠度进行了概率分析,运用4个多层边坡算例演示WUS对于边坡系统可靠度分析的良好适用性。分析结果表明,该方法对高维、隐式极限状态方程下的多层土边坡问题分析精度较高的同时,可极大减少边坡模型计算样本数,例如,对于边坡可靠度分析MCS通常需要104以上的样本量,而WUS仅需500组左右即可满足精度要求。通过对原始WUS算法的修正,在样本量足够的情况下,修正WUS法能更加高效计算得到复杂边坡系统失效概率,并且可以自动摒弃冗余失效模式而得到较为准确的多失效模式所对应的多组可靠度参数设计点,即MPP(Most Probable Failure Point),进而高效识别出多层土复杂边坡的代表性滑动面,为边坡安全及失稳灾害防治提供重要的参考价值。     

基于不确定性的结构损伤识别方法研究综述

基于静动力特性改变的结构损伤诊断方法在过去几十年中发展迅速。与损伤识别的确定性方法相比,损伤识别的不确定性方法能更为有效合理地处理损伤识别过程中涉及的不确定性干扰问题,并从统计意义上实现复杂工程结构健康监测的早期损伤诊断,因此已成为当前结构损伤识别领域的研究热点。在简要回顾了损伤识别确定性方法的基础上,主要介绍了损伤识别不确定性方法的研究进展,并分析了各方法的优缺点,对有待进一步研究的问题及此类方法的发展趋势进行了展望。     

基于集合卡尔曼滤波的岩土力学参数动态估计

 针对非确定性过程，引入集合卡尔曼滤波(EnKF)理论，视岩土变形体为一个随机动态系统，将位移观测值作为系统的输出，用集合卡尔曼滤波模型来描述系统的状态；进一步耦合数值分析方法实现岩土力学参数的随机动态估计，在有效地获得待估参数的同时还给出估计值的不确定性。通过数值算例表明，集合卡尔曼滤波可以有效地对含噪声的量测数据进行处理，能够跟踪岩土力学行为的动态变化。对比于常用最优化算法，集合卡尔曼滤波同时给出反演结果和先验知识的后验分布，显示出更好的实时性和可靠性。