函数曲面参数率定方法在SAC 模型中的应用

传统优化算法和现代优化算法均是基于目标函数曲面寻求优值,而大多数参数率定方法的目标函数均为误差平方和。直观看来,基于误差平方和的目标函数曲面往往较参数函数曲面更为复杂。此外,这些算法常常无法证明寻得的优值是全局优值,而且计算过程较复杂,效率较低。鉴于此,提出函数曲面参数率定方法,并应用于SAC理想模型和实际模型的参数率定。首先,通过理想模型验证了该方法的可行性;其次,通过东张流域13年日资料和13场洪水验证了该方法的实际应用效果。结果表明,该方法在实际应用中是可行的、效率与精度皆较高,是一种有效的参数优选方法。     

模型参数确定与计算实例─—森林流域水文模型研究之三

本文主要论述模型多数的初定、率定、检验以及模型计算实例。初定参数的主要依据材料是水文气象资料、自然地理资料、地形图等。以率定周期和检验周期的实例流量过程为校核目标，根据径流量、径流过程和洪水过程制定人－机对话调试方式下的目标函数，以确定性系数Ｄ＿ｙ为自动优化的目标函数，通过水文模拟率定和检验模型参数。本文中列出涪江平武以上流域的水文模拟，说明森林流域水文模型的计算步骤与可靠性；至于如何评价与预测森林水文效应，将另文专论。     

多排污口河段水环境容量计算模型参数的估算

根据水环境容量计算条件,建立了适用于中小型河流一维忽略污染物沉降和弥散作用的数学模型.建立了由实测值与模型计算值之差的平方构成的目标函数。通过目标函数,把水质模型参数的估算转变成单变量函数求极值的问题。采用牛顿（切线）法求极值和计算机技术,解决了这个单变量函数求极值问题,解决了在有多排污口存在的河段估算模型参数的难题,提高了水环境容量计算的可靠性和准确度。     

水库供水发电多目标优化调度模型及应用研究

提出了一种研究确定水库最优供水量的多目标水库优化调度数学模型,此模型以供水量最大和发电量最大为目标函数,考虑水量平衡、防洪、发电、航运及水库综合利用要求约束条件.提出一种交互式的求解方法对模型进行解算,此方法首先采用约束法,通过松驰供水量最大目标将多目标模型转换成多个单目标模型,在单目标模型中引入2个参数,用于调整模型的计算结果.对单目标模型,采用动态规划法求解,求得多目标模型的不劣解集.提出一个用于选择多目标最优解的决策偏好系数,对多目标模型的不劣解集进行对比分析,从而确定多目标模型的最优解.应用所提出的方法研究了广东省白盆珠水库的调度方案,提出了白盆珠水库的最优供水方案.     

E-FAST方法在流溪河模型参数敏感性分析的应用

该文采用E-Fast全局敏感性分析方法针对我国3个不同大小的流域开展了分布式物理水文模型——流溪河模型的参数敏感性分析研究,综合分析了不同目标函数下的参数敏感性。结果表明,E-Fast方法能有效识别流溪河模型的参数敏感性;模型参数的敏感性在不同流域中显示出相同的敏感性,对不同目标函数出现了不同的敏感性,说明参数敏感性具有个性和共性的特点;该方法定量化信息量大,计算量适中,适合分布式水文模型参数敏感度分析。     

新安江模型（三水源）参数的调试

提出一种模型参数的调试方法。以径流量和洪峰流量的相对误差作为目标函数，根据误差的统计结果，逐步逼近所期望的参数值。所用方法思路清晰、简便直观、易于掌握，可以很快得到一组理想的参数。     

混凝土热力学参数反分析的响应面遗传算法

针对大体积混凝土热力学参数反分析计算效率低的问题,提出了响应面遗传算法。该方法采用正交试验设计的拉丁方方法进行热力学参数组合,采用含交叉项的二次多项式作为温度响应面函数,根据有限元计算的不同参数组合的结构温度响应值,通过回归分析确定响应面函数的待定系数,利用响应面函数和实测温度建立参数反分析目标函数,最后应用遗传算法搜索最优参数组合。算例表明,采用响应面遗传算法反演的参数,计算温度与实测温度总体吻合较好;响应面遗传算法与单一采用遗传算法的计算结果比较接近,但计算量减少一半。     

动态规划在海涂围垦最优规划中的应用

本文应用动态规划法研究了海涂围垦的最优规划问题,并采用净效益最大作为目标函数. 文中结合浙江省北部某一海涂垦区的自然条件和经济资料,编制了向前动态规划法的计算模型.计算结果表明,这一数学模型和计算方法对于海涂围垦是可行的.     

基于Sobol方法的新安江模型参数敏感性分析

采用敏感性分析方法对复杂模型和系统的输入和输出进行定性和定量的分析,有利于模型结构的诊断、模型参数的识别和模型的应用。现以桓仁水库流域为例,使用Sobol方法,以确定性系数、总水量误差系数、低水误差系数和高水误差系数作为敏感性分析模型的目标函数,分别对模型单参数和多参数的敏感性进行了评价。结果表明不同目标函数下参数的敏感性不同;Sobol能定量地给出参数的总敏感度和参数间相互作用的敏感度,适合于分析水文模型的参数敏感性。     

新安江模型在白云山水库日径流模拟的应用

根据白云山水库所在富田水流域的水文特性,采用新安江(三水源)模型进行日径流过程模拟,通过率定模型参数,将年径流误差的最优值作为目标函数进行反复调试,得出相对最优结果.在日模型率定期9年和验证期7年中,径流深合格率均为100%,模拟结果表明新安江(三水源)模型可用于白云山水库,该模型预报效果较好、精度高、合理可行,可供借鉴.     

一种确定侧向受载桩地基抗力系数的方法

本文假定侧向受载桩的地基抗力系数K=c my~n,用初参数法求解桩的内力和位移,以实测和理论计算的弯矩、位移之差的平方和为目标函数,用可变多面体法确定目标函数的极小点,从而确定地基的侧向抗力系数。由于综合应用初参数法计算速度快和可变多面体方法稳定性好的特点,使得一般工程的桩地基侧向抗力计算能在微机上进行。本文与其它方法的计算结果比较后表明,具有较高的精度.对于成层地基或非成层地基中的桩,不管采用何种侧向抗力系数的计算模式,采用本文提供的方法,亦十分简捷。     

水稻作物系数与稻田渗漏模型参数的同步估算

根据田间水量平衡模型,以田面水层深度误差平方和最小为目标函数,采用多变量非线性规划方法同步估算水稻作物系数和稻田渗漏模型参数,并利用统计学方法中的模型效率系数、平均相对误差、平均绝对误差等指标对模拟效果进行评价。实例计算结果表明,计算得到的水稻作物系数和稻田渗漏模型参数与经验值接近,田面水层深度的模拟值与实测值吻合良好,所提出的同步估算方法可用于水稻作物系数与稻田渗漏模型参数的估算。     

加权平均的权重优选算法及其应用

通过分析指标值与目标期望值，提出加权平均优选权重的算法。为解除权重的两个约束条件，引入参数，采用e指数函数定义权重。运用最优梯度下降法使目标的计算值与期望值误差最小来迭代优选权重，建立迭代算法模型。将此算法应用于计算龙凤山水库的流域日平均降水量，改进传统计算方法的不足。经过迭代模型对参数率定与检验的误差分析，总误差及每个样本的误差比泰森多边形法的误差明显减小，说明本文提出的算法与应用是科学合理的，便于推广应用。     

基于RSMSobol方法的HIMS模型参数敏感性分析

以黑河莺落峡以上流域为例,基于PSUADE平台,采用参数敏感性快速定量评估的RSMSobol方法分析了HIMS模型参数的敏感性。以体积误差Ve、Nash-Suttcliffe效率系数、标准误差σ、相对误差Re和相关系数r等作为目标函数综合评价了HIMS模型的模拟效果。结果表明:产流参数R和汇流参数C_1是重要参数,对于不同的目标函数,产流参数R都是最敏感的;模型参数敏感性对不同目标函数存在一定差异,产流参数R和r对体积误差和Nash-Sutcliffe效率系数表现得较为重要,而汇流参数C_1、C_2对相关系数、效率系数和标准误差的影响较为明显。     

基于响应面法的水轮机组转轮泵优化设计

以效率、轴功率和扬程为目标函数,建立了基于试验设计和响应面近似的水轮机组转轮泵叶轮优化模型,采用Plackett-Bunnan进行试验设计,并根据结构参数对目标函数的影响程度不同将其划分为3个因素等级;用正交试验法确定显著因素的设计中心点;最后由Box—Behnken设计和响应面分析确定各结构参数的设计最优点。以CFD计算为基础,共进行17次试验,构造了转轮泵叶轮的结构参数与目标函数的响应曲面,分析了结构参数间的交互效应,对最优设计点进行了CFD计算,CFD计算值与响应面拟合预测值吻合,且较优化前的模型在性能上有明显改善。     

邓肯-张EB模型参数求解的二次优化法

邓肯-张非线性弹性模型是土石坝工程中最常用的本构模型。水利行业《土工试验规程》中根据应力水平75%和90%两点法进行计算时,得到的结果往往并不合理,有时n值还可能出现负数。一般的适线法仅仅对单个试样结果进行优化,而并不是针对整组试验结果,因此无法得到最优结果。提出了一种二步优化的参数计算方法,首先对每级围压下单个试样的试验成果采用适线法优化,得到每级围压下的参数a、b。在此基础上,计算得到参数K、n、Rf的初值。然后以邓肯-张理论为基础,根据获得的参数初值针对整组试验成果进行二次优化,以理论计算与试验的应力应变曲线差的平方和最小为目标函数,从而得到EB模型的主要参数。该方法简单实用,能够快速和准确地获得邓肯-张模型参数,并结合糯扎渡大坝堆石料三轴试验数据,对方法进行了验证。     

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。     

标准U形断面渠槽正常水深的简化计算法

标准U形断面渠槽正常水深计算涉及超越方程求解,无法直接通过解析法获解.由于常规的试算法及图表法不但计算繁琐且精度不高,利用计算机求解又涉及编程,不便实际应用,而现有的近似算法均属分段函数形式给出,也不便实际应用.采用优化拟合的方法,以标准剩余差最小为目标函数,在工程适用参数范围内,经逐次逼近拟合计算获得了表达形式简单、求解精度较高、且由一个表达式给出的近似计算公式,具有一定的实用意义.     

分割多目标风险模型及其在水电工程中的应用

水电工程风险量化分析普遍采用风险期望值模型,这将导致高损失低概率与低损失高概率的计算结果可能相同。分割多目标风险法(PMRM)给定分割概率,计算给定概率范围内的条件概率,得到多种风险函数,最后将这些风险函数加入到风险决策模型的目标函数中进行风险决策。在湖北鄂坪面板堆石坝施工度汛中,应用分割多目标风险方法,计算不同措施组合的风险,结果合理,能克服传统风险期望值模型的缺点,能为决策者提供科学依据。     

突变理论在环境影响评价中的应用

在多目标评价决策分析中,广泛采用层次分析法、效用函数法、模糊隶属度函数法等.由于各种目标之间往往存在着复杂关系,在使用这些分析方法时,往往很难确定各目标因素的权重,致使权重的取值带有很大主观性,甚至出现决策模型各目标因素之间很难协调统一的情况,影响这些方法的应用.基于突变理论的多准则评价方法是通过对诸矛盾因素的归一化处理,得到相应的突变模糊隶属度函数.在进行复杂的系统评价分析时,只需对诸矛盾因素按重要性排序,无需主观确定任何权重.这种方法可用于复杂的系统评价体系.介绍了基于突变理论的突变多准则评价法(又称突变模糊隶属度函数法),并以环境影响评价中的空气质量监测数据为例,阐述了该方法的应用.