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基于峰值导向型粒子群优化算法的城市水文模型自动率定方法
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作者 许王辰 陈瑞弘 孙岸炜 《水利水电科技进展》 北大核心 2025年第4期31-38,共8页
针对城市多参数水文模型中径流及峰现时间人工率定效率低、精度不足的问题,提出一种基于改进粒子群优化(PSO)算法的模型参数自动率定方法。该方法在PSO算法中引入Logistic映射和莱维飞行,分别用于粒子初始化和位置更新,以避免陷入局部最... 针对城市多参数水文模型中径流及峰现时间人工率定效率低、精度不足的问题,提出一种基于改进粒子群优化(PSO)算法的模型参数自动率定方法。该方法在PSO算法中引入Logistic映射和莱维飞行,分别用于粒子初始化和位置更新,以避免陷入局部最优;同时结合城市产汇流模型特征,构建包含整体拟合、峰值及峰现时间的加权多目标适应度函数,以提高模型对关键水文特征的捕捉能力。通过Python实现该方法与机理模型(雨洪管理模型,SWMM)的交互,并利用试验场实测数据对10个关键水文参数进行率定,比较不同权重取值的适应度函数的拟合效果。结果表明,构建的加权多目标适应度函数在城市排水系统应急调度应用中更具优势,尤其在提高峰值与峰现时间模拟精度方面表现更优。将该方法应用于九江实际排水系统,峰值误差和峰现时间误差分别为0.56%和-6.82%,验证了方法的可行性与准确性。 展开更多
关键词 城市水文模型 多目标适应度函数 粒子群优化算法 自动率定 SWMM
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SWAT模型参数敏感性分析与自动率定的重要性研究——以玛纳斯河径流模拟为例 被引量:34
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作者 李慧 靳晟 +2 位作者 雷晓云 朱连勇 张翔 《水资源与水工程学报》 2010年第1期79-82,共4页
介绍了SWAT2005模型参数敏感性分析和自动率定模块的原理,并在新疆玛纳斯河流域中进行应用,通过敏感性分析及参数率定前后的结果对比,证明该模块对模型应用的重要性。根据LH-OAT敏感性分析法,辨析出影响玛纳斯河流域径流模拟结果精度的... 介绍了SWAT2005模型参数敏感性分析和自动率定模块的原理,并在新疆玛纳斯河流域中进行应用,通过敏感性分析及参数率定前后的结果对比,证明该模块对模型应用的重要性。根据LH-OAT敏感性分析法,辨析出影响玛纳斯河流域径流模拟结果精度的主要参数因子:积雪温度滞后因子(Timp)和基流回退系数(Alpha_Bf)。根据SCE参数自动率定法,确定出对径流模拟结果影响较大的11个参数值,并采用连续5年的实测日径流数据对模型进行了验证。结果表明:模型对日流量模拟的相对误差在模型校准期和验证期均小于20%,相关系数R2高于0.8,Nash-Suttcliffe系数Ens高于0.7,SWAT模型在玛纳斯河流域产流的模拟结果良好,值得进一步推广。 展开更多
关键词 径流模拟 SWAT2005模型 敏感性分析 自动率定
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应用最优控制理论自动率定二维浅水方程的糙率参数 被引量:5
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作者 赖锡军 姜加虎 黄群 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期383-388,共6页
应用偏微分方程最优化控制理论,导出了二维浅水方程糙率自动率定的最优化系统,实现了二维水力学模型计算中分布式糙率参数的自动率定算法。结合实际应用的可操作性,按区块设定糙率,对恒定流和非恒定流两种流态分别进行了常数糙率和随水... 应用偏微分方程最优化控制理论,导出了二维浅水方程糙率自动率定的最优化系统,实现了二维水力学模型计算中分布式糙率参数的自动率定算法。结合实际应用的可操作性,按区块设定糙率,对恒定流和非恒定流两种流态分别进行了常数糙率和随水深变化的糙率自动率定实验。数值实验表明,在观测数据包含足够的信息时,该方法不仅能够准确地自动率定出相关的糙率参数,还能成功地将糙率随水深的变化关系式识别出来。但是,糙率水深变化关系识别迭代收敛速度显著变慢,因此,建议采用相应的实现对策来考虑变糙率的洪水预测问题。 展开更多
关键词 自动率定 参数识别 最优化控制 浅水方程
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基于BP神经网络的HEC-RAS二维模型糙率参数自动率定 被引量:4
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作者 夏铭辉 秦景 +1 位作者 牛文龙 雷添杰 《水利水电技术》 北大核心 2020年第5期38-46,共9页
水面宽阔河段、洪泛区和潮汐河口段的水文及水动力学计算模拟多采用二维模型,然而因模型复杂的非线性映射关系常导致参数率定效率和精度不高,甚至出现“异参同效”问题。为此,提出一种应用BP神经网络自动率定二维模型糙率参数的方法。... 水面宽阔河段、洪泛区和潮汐河口段的水文及水动力学计算模拟多采用二维模型,然而因模型复杂的非线性映射关系常导致参数率定效率和精度不高,甚至出现“异参同效”问题。为此,提出一种应用BP神经网络自动率定二维模型糙率参数的方法。以海南昌化江入海口段为计算实例进行数值检验,结果表明:编写的Python程序能够准确率定HEC-RAS二维模型实例各糙率分区的糙率参数,各糙率分区的率定糙率值均在参数取值范围内,且均在观测糙率值±0.011内,未出现“异参同效”现象;水位率定计算误差满足设定允许误差要求,设定允许误差0.20 m、0.15 m和0.10 m的平均率定计算误差小于0.10 m,设定允许误差0.05 m的平均率定计算误差接近0 m;设定允许误差为0.15 m时,率定程序的运算效率最高。选用海南201409号台风“威马逊”时期的昌化江实测资料进行验证,证明该方法有效可靠,能够实现HEC-RAS软件二维模型糙率率定功能,可推广应用于其他模型参数率定。 展开更多
关键词 自动率定 BP神经网络 HEC-RAS PYTHON 水位 水力特性 数值计算
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调和算法在水箱模型参数自动率定中的应用 被引量:4
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作者 李希峰 马苗苗 +1 位作者 孙远斌 徐文卿 《水电能源科学》 北大核心 2010年第4期19-21,共3页
针对水文概念性模型参数率定复杂且模型专业性强,应用传统的人工试错方法寻找最优参数组合时工作量大、耗时长、成本高,提出了一种新型的启发式算法调和算法,实现了对一维水箱模型的参数自动率定,并运用该算法对闽江流域邵武站历年径流... 针对水文概念性模型参数率定复杂且模型专业性强,应用传统的人工试错方法寻找最优参数组合时工作量大、耗时长、成本高,提出了一种新型的启发式算法调和算法,实现了对一维水箱模型的参数自动率定,并运用该算法对闽江流域邵武站历年径流量进行了数值模拟。结果表明,该算法自动率定水文模型参数效率很高,获得的年径流量模拟结果较好。 展开更多
关键词 一维水箱模型 参数自动率定 调和算法 目标函数 年径流量模拟
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系统微分响应参数率定方法在建阳流域SWAT模型中的应用 被引量:8
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作者 瞿思敏 杨庆一 +5 位作者 郑何声园 石朋 尚艳丽 徐瑶 宋兰兰 郝庆庆 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期118-124,共7页
利用基于系统微分响应理论的参数率定方法率定闽江建阳流域SWAT模型,通过流域1992—2000年日资料验证了该方法的实际应用效果,采用纳什效率系数(NSE)、偏差百分比(PBIAS)和相关系数r作为评价指标对率定后的SWAT模型模拟精度进行评价,并... 利用基于系统微分响应理论的参数率定方法率定闽江建阳流域SWAT模型,通过流域1992—2000年日资料验证了该方法的实际应用效果,采用纳什效率系数(NSE)、偏差百分比(PBIAS)和相关系数r作为评价指标对率定后的SWAT模型模拟精度进行评价,并与传统利用SUFI-2方法率定得到的SWAT模型模拟结果进行对比分析。结果表明:系统微分响应方法率定的参数在建阳流域的日径流模拟中表现较好,率定期和检验期NSE均为0.65以上,径流量PBIAS在5%以内,r在0.65以上;利用系统微分响应率定参数方法率定SWAT模型参数在实际应用中可行,且效率与精度均高于传统的SUFI-2方法。 展开更多
关键词 系统微分响应 SWAT模型 日径流模拟 自动参数
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MIKE 11/NAM模型在挠力河流域的应用 被引量:47
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作者 林波 刘琪璟 +2 位作者 尚鹤 王英伟 隋祥 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期99-108,共10页
在水文水资源的管理实践中,气候变化以及农业开发等活动对流域水资源的影响往往无法通过数据直观体现,水文模型常被用于提供水资源管理决策所必须的一些重要信息。集总式概念模型结构简单,仅依赖有限的数据和较少的参数即可对流域主要... 在水文水资源的管理实践中,气候变化以及农业开发等活动对流域水资源的影响往往无法通过数据直观体现,水文模型常被用于提供水资源管理决策所必须的一些重要信息。集总式概念模型结构简单,仅依赖有限的数据和较少的参数即可对流域主要水文过程进行有效的模拟。本研究将MIKE 11水动力模型和降雨径流模型(NAM)耦合,应用到三江平原挠力河流域。结果表明,MIKE 11/NAM模型可以对挠力河流域降雨径流过程进行较好的模拟,模型在率定期的表现优于验证期。造成模型在验证期模拟效果降低的最主要原因可能是强烈的农业开发活动对流域下垫面性质的改变。20世纪50年代以来三江平原地区高强度的农业开发活动深刻影响了流域水文情势,并且这种影响在近20年仍然持续。本研究所构建模型的不确定性主要来源于输入数据的时空精度、模型结构和最优参数集的选择。 展开更多
关键词 NAM模型 MIKE 11 挠力河流域 自动率定
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SWAT对大沙河水库流域径流模拟研究 被引量:5
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作者 李凤欢 罗潋葱 +2 位作者 翟海涛 孙莹蓓 李慧赟 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2014年第2期87-93,共7页
广东开平大沙河水库为开平市主要供水源,其入库河流都受到不同程度的污染,水库呈富营养化状态需控制外源营养盐的输入。为了探究SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型在亚热带地区的适用性,为流域污染管理提供参考,运用ArcSWAT200... 广东开平大沙河水库为开平市主要供水源,其入库河流都受到不同程度的污染,水库呈富营养化状态需控制外源营养盐的输入。为了探究SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型在亚热带地区的适用性,为流域污染管理提供参考,运用ArcSWAT2009对大沙河水库流域进行了径流模拟和评价研究。用LH-OAT方法进行参数敏感性分析,找出对径流模拟影响较大的15个参数,采用2003—2012年的水库总入流数据对模型进行率定和验证。结果表明,LH-OAT敏感性分析方法可准确地找出模型的敏感参数;将时间尺度分别为日和月的率定和验证结果进行比较,月模拟效果明显较好,其与实测数据的相关系数R2分别为0.884和0.911,纳什系数(NSE)分别为0.879和0.907;模型的自动率定SCE-UA方法在大沙河水库流域的水量模拟中较适用,值得进一步研究应用,为水质水量管理工作提供参考。 展开更多
关键词 ArcSWAT2009 径流模拟 敏感性分析 自动率定
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蒙特卡洛算法在水动力水质模型(DYRESM-CAEDYM)参数优选中的应用 被引量:2
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作者 翟海涛 罗潋葱 +2 位作者 李慧赟 李凤欢 孙莹蓓 《生态科学》 CSCD 北大核心 2014年第1期38-45,共8页
针对以往生态动力学模型DYRESM-CAEDYM在应用中,多采用手动方法确定参数值时较为费时费力的缺点,引入蒙特卡洛随机抽样算法对模型参数进行自动率定。以广东省大沙河水库为例,选择率定期为2011年11月至2012年2月,利用2012年7月至2012年1... 针对以往生态动力学模型DYRESM-CAEDYM在应用中,多采用手动方法确定参数值时较为费时费力的缺点,引入蒙特卡洛随机抽样算法对模型参数进行自动率定。以广东省大沙河水库为例,选择率定期为2011年11月至2012年2月,利用2012年7月至2012年11月实测水质数据对模型进行验证。结果表明,在率定阶段模型对水温的模拟结果非常好,表层和底层温度的均方根误差(RMSE)分别为3.53℃和2.00℃,相对误差(RE)值均小于0.15;模型对溶氧的模拟结果良好,表层和底层的RMSE值分别为1.23 mg·L·-1和1.85 mg·L·-1,RE值分别为0.08和0.20。在验证阶段,温度表层和底层的RMSE分别为2.49℃和1.67℃,RE值均小于0.1;溶氧在表层和底层的RMSE分别为2.15 mg·L·-1和0.79 mg·L·-1,RE分别为0.17和0.11。因此,经采用蒙特卡洛方法率定后得到的大沙河水库DYRESM-CAEDYM模型参数值较为可靠。 展开更多
关键词 DYRESM CAEDYM模型 蒙特卡洛算法 自动率定 大沙河水库
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基于改进GRA-NARX模型的不同预见期泵站水位预测 被引量:3
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作者 刘晓伟 哈明虎 +2 位作者 雷晓辉 张召 王超 《南水北调与水利科技(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1134-1144,共11页
基于超参数自动率定的GRA-NARX(grey relation analysis-nonlinear autoregressive model with exogenous inputs)模型是GRA-NARX模型的一种有效改进。以南水北调东线一期工程洪泽泵站为例,使用基于超参数自动率定的GRA-NARX模型,针对1 ... 基于超参数自动率定的GRA-NARX(grey relation analysis-nonlinear autoregressive model with exogenous inputs)模型是GRA-NARX模型的一种有效改进。以南水北调东线一期工程洪泽泵站为例,使用基于超参数自动率定的GRA-NARX模型,针对1 h和2 h时间间隔的输入数据,分别预测3个短预见期(2 h、4 h、6 h)和1个长预见期(12 h)的泵站站前水位,并与GRA-BP(grey relation analysis-back propagation)模型的预测结果进行比较。结果表明:不同预见期(2 h、4 h、6 h、12 h)下,基于超参数自动率定的GRA-NARX模型的相关系数、均方根误差和平均绝对误差等指标均相差不大,预测精度高,且皆优于GRA-BP模型;采用1 h时间间隔的输入数据预测结果优于2 h时间间隔的输入数据结果。研究成果可为不同预见期泵站站前水位预测提供理论参考。 展开更多
关键词 超参数自动率定 GRA-NARX神经网络 GRA-BP神经网络 水位预测 不同预见期
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