基于多模型随机组合的水文集合预报方法研究

准确、可靠的水文预报是水资源开发利用的基础.集合预报以概率或区间的形式表征预报的不确定性,是未来水文预报研究的重点发展方向.本文提出了一种基于多模型随机组合的水文集合预报方法.首先通过加权形式将多种预报模型进行组合;再采用多目标优化算法率定各成员模型权重的上、下限;最后在优化的上、下限内随机生成权重以构建集合预报.以汉...     

耦合降水预报和多目标参数优化的洪水预报方法

为了提高洪水预报的精度和预见期,本文提出了一种耦合数值天气预报和多目标参数优化的洪水预报方法。利用基于ε网格的带精英策略的非支配排序遗传算法(ε-NSGAⅡ)对分布式水文–土壤–植被模型(DHSVM)进行了自动率定,并将欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的24小时累积降水预报信息进行等权重加权集合平均,驱动DHSVM模型进行洪水预报。结果表明对于整体流量过程线而言,预见期在8天以内较为可靠,其预报值与实测值的相对平均误差(RME)在20%范围之内。相对于传统的确定性洪水预报,引入集合数值天气预报后能够延长洪水预报的预见期,为发展洪水预报方法提供一种有效途径。     

基于二分群体决策的水文预报择优组合方法

针对多种水文预报的组合问题,提出一种基于二分群体决策的水文预报择优组合方法。通过决策群体、决策断面、能力向量、预报收益等模型的建立,将水文预报择优问题转化为一个二分决策问题;根据决策质量给出择优求解和参数初值的率定方法,并将各参数对预报精度的影响加以分析。实验表明：该方法能够有效的从两种预报方案中选择出更加接近实测值的预报结果,且具有76%以上选择正确率和更高的预报精度。     

北京“23·7”特大洪水复盘分析

本文分别采用地面雨量站和雷达反演降雨数据,利用北京山区洪水预报模型对北京“23·7”暴雨洪水开展了复盘分析。结果表明,雷达反演降雨与地面雨量站测量结果一致性较强,可较好地反映降雨的时空变异性;同时,利用二者分别驱动水文模型后所得的预报效果也基本一致,说明在水文预报工作中雷达反演降雨可作为地面站网的可靠替代品。本文改进的考虑北京山区产流特点的水文模型可对大部分预报断面做出较高精度的模拟。北京山区水文过程具有很强的非线性,基于不同量级历史洪水率定的水文模型参数具有不确定性,为了适应产汇流和洪水演进规律的变化,提高洪水预报的可靠性,预报实践时需要结合实况数据及时优化模型参数,完善洪水预报方案。     

基于径流和积雪资料的水文模型多目标率定

以雅鲁藏布江奴下水文站以上流域作为研究区，采用HBV水文模型（Hydrologiska Byr?ns Vattenbalansavdelning model）对研究区域的积雪和径流进行模拟。提出了一种同时考虑径流、雪深和积雪覆盖面积的多目标优化方法对水文模型的参数进行率定，并同仅考虑径流和雪深的率定结果进行了对比。结果表明，率定时仅考虑径流和雪深时，HBV模型能较好地模拟研究区的径流过程，但对雪深变化过程的模拟效果欠佳；率定时增加积雪覆盖面积目标函数后，模型能精确判断流域积雪覆盖情况，径流的模拟效率系数也有所提升，表明同时基于径流、积雪覆盖面积和雪深数据的HBV水文模型可以更好地预测和模拟研究区积雪和径流变化。     

基于参数灵敏度的永磁辅助同步磁阻电机优化设计

提出一种基于参数灵敏度分析的转矩分离快速优化设计方法.建立永磁同步磁阻电机的参数化模型,采用多参数灵敏度分析方法,选出对电机优化目标影响较大的关键参数,通过构建响应面模型,选出最优结构尺寸参数.有限元验证了该方法的有效性,为该类复杂结构的永磁电机提供了一种快速设计优化方法.     

基于改进距离权重双电枢绕组电励磁变磁阻电机多目标优化研究

双电枢绕组电励磁变磁阻电机结构简单且适合在极端环境中运行。针对该电机结构参数变量多，非线性特征明显，常规方法难以快速准确反映结构参数与多优化目标之间的关系等问题，提出一种基于改进距离权重的快速回归建模和多目标遗传算法相融合的结构优化方案。首先，依据磁场调制理论和绕组函数理论推导电机空载反电势和相绕组自、互感模型，并对优化目标进行定性分析；其次，采用缩减样本空间的综合敏感度分析方法，筛选出高敏感度结构参数，并基于改进距离权重的机器学习算法建立电机模型，映射高敏感度参数与多优化目标之间的非线性关系；然后以电机容错性能、电压波动和振动为优化目标，采用多目标遗传算法在设定约束条件下进行结构参数全局寻优。优化结果表明，所选的优化参数能够抑制12%的电机径向力波并在故障时减缓电机25%的相电流；最后，通过样机实验验证了方法的有效性与可行性。     

耦合集合预报信息的水库高效调度方法研究

预报不确定性是水库调度领域亟待解决的关键难题.集合预报能有效的刻画预报不确定性,但将其直接耦合在水库多目标优化调度模型中会极大地增加计算负担.为此,本文提出了一种耦合集合预报信息的水库高效调度方法.首先,采用同步回代缩减算法将集合预报样本缩减为几种典型场景及对应的发生概率;然后,基于典型预报场景构建水库多目标优化调度模...     

面平均雨量的系统响应曲线修正方法及其在富春江流域洪水预报中的应用北大核心CSCD

空间集总式水文模型的洪水预报精度会受到面平均雨量估计误差的严重影响。点雨量测量值的误差类型、误差大小以及流域的雨量站点密度和站点的空间分布都会影响到面平均雨量的计算,这种误差的影响在雨量站个数较少的大流域尤为明显。为提高实时洪水预报精度,本文提出了一种基于降雨系统响应曲线洪水预报误差修正方法。此方法将水文模型作为输入和输出之间的响应系统,用实测流量和计算流量之间的差值作为信息,通过降雨系统响应曲线,采用最小二乘估计方法,对面平均雨量进行修正,再使用修正后的面平均雨量重新计算出流过程。将此修正方法与新安江模型相结合,首先使用理想案例进行检验,然后将此方法应用于浙江富春江流域实时洪水预报中,通过2010—2014年间的14场历史洪水的应用检验,结果表明该方法具有明显修正效果,是一种结构简单、不增加模型参数且不改变预报模型结构的实时洪水预报修正的新方法。     

面平均雨量的系统响应曲线修正方法及其在富春江流域洪水预报中的应用

空间集总式水文模型的洪水预报精度会受到面平均雨量估计误差的严重影响。点雨量测量值的误差类型、误差大小以及流域的雨量站点密度和站点的空间分布都会影响到面平均雨量的计算,这种误差的影响在雨量站个数较少的大流域尤为明显。为提高实时洪水预报精度,本文提出了一种基于降雨系统响应曲线洪水预报误差修正方法。此方法将水文模型作为输入和输出之间的响应系统,用实测流量和计算流量之间的差值作为信息,通过降雨系统响应曲线,采用最小二乘估计方法,对面平均雨量进行修正,再使用修正后的面平均雨量重新计算出流过程。将此修正方法与新安江模型相结合,首先使用理想案例进行检验,然后将此方法应用于浙江富春江流域实时洪水预报中,通过2010—2014年间的14场历史洪水的应用检验,结果表明该方法具有明显修正效果,是一种结构简单、不增加模型参数且不改变预报模型结构的实时洪水预报修正的新方法。