概念性水文模型参数率定及滚动预报修正研究

发布时间：2021-05-14 21:10

　　概念性水文模型作为描述流域水文特征和水资源循环过程的手段,是流域降雨径流模拟及洪水预报的重要工具。模型结构、模型参数、模型边界和初始条件及输入数据资料是决定水文模型应用效果的重要因素。新安江模型作为一种概念性水文模型,具有物理概念清晰、模型参数明确等特点,一经提出就得到广泛应用,特别是在我国湿润半湿润地区。本文以新安江模型为对象,结合智能算法、多核并行计算和数值预报等技术,从模型参数率定、前期影响雨量修正、降雨输入处理等方面进行模型参数快速率定和实时滚动预报修正研究,以期提高模型应用效果,延长洪水预见期,为实施流域防洪减灾及水资源合理利用工作提供决策支持。本论文进行的主要研究工作如下:（1）针对新安江模型参数众多,率定计算工作量大、耗时较长等问题,提出了一种模型参数率定的多核并行遗传算法。首先建立了多准则参数率定模型,并采用TOPSIS方法将多准则优化问题转换为单一目标优选问题;其次针对个体适应度值计算耗时较长,采用主从式模式实现遗传算法的并行化;最后引入禁忌策略避免个体重复计算,以减少系统运算负荷,进一步提高计算效率。应用实例表明,所提方法不仅可以获得较高质量的模型参数,保证水文模型... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 选题背景及意义
        1.1.2 研究区域背景概况
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 水文模型及模型参数率定研究进展
        1.2.2 多核并行计算研究进展
        1.2.3 气象水文耦合研究进展
    1.3 本文研究内容及框架
2 新安江模型参数率定的多核并行算法
    2.1 引言
    2.2 参数率定目标确定
        2.2.1 新安江模型
        2.2.2 参数率定多目标准则选取
        2.2.3 TOPSIS多准则优化
    2.3 并行遗传算法
    2.4 结合禁忌策略的多核并行遗传算法
        2.4.1 并行策略
        2.4.2 基于哈希表的禁忌策略
        2.4.3 分治思想的Fork/Join框架
        2.4.4 总体求解流程
    2.5 实例分析
        2.5.1 参数率定结果分析
        2.5.2 并行计算效率分析
        2.5.3 禁忌策略效果分析
    2.6 小结
3 前期影响雨量逐时段修正方法
    3.1 引言
    3.2 前期影响雨量及其确定方法
        3.2.1 前期影响雨量
        3.2.2 人工经验确定方式
        3.2.3 新安江日模型推求法
    3.3 逐时段修正模型
        3.3.1 目标函数
        3.3.2 约束条件
    3.4 改进粒子群算法求解
        3.4.1 经典粒子群算法
        3.4.2 混沌初始化种群
        3.4.3 禁忌搜索策略
        3.4.4 最优个体保留策略
        3.4.5 基本求解流程
    3.5 实例分析
        3.5.1 典型洪水分析
        3.5.2 22 场洪水结果分析
    3.6 小结
4 耦合CFS降雨信息的水文模型滚动洪水预报研究
    4.1 引言
    4.2 CFS数据解析及精度分析
        4.2.1 CFS简介
        4.2.2 CFS降雨信息解析方法
        4.2.3 CFS降雨预报信息精度分析方法
    4.3 气象水文耦合模型
        4.3.1 气象水文单向耦合
        4.3.2 气象水文耦合的滚动洪水预报方案
    4.4 实例分析
        4.4.1 CFS未来 24h降雨预报精度分析
        4.4.2 耦合CFS降雨预报的滚动洪水预报分析
    4.5 小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
攻读硕士学位期间参与项目情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]气象水文耦合的洪水预报研究进展[J]. 包红军,王莉莉,沈学顺,李致家,黄小祥.  气象. 2016(09)
[2]改进量子粒子群算法在水电站群优化调度中的应用[J]. 冯仲恺,廖胜利,牛文静,申建建,程春田,李泽宏.  水科学进展. 2015(03)
[3]自适应混沌整体退火遗传算法在水电站群优化调度中的应用[J]. 王森,程春田,武新宇,李保健.  水力发电学报. 2014(05)
[4]单目标与多目标的全局优化算法在新安江模型参数率定中的耦合应用研究[J]. 李致家,张昊,姚成,阚光远.  水力发电学报. 2013(05)
[5]多种数值预报产品在贵州定量降水预报中的检验[J]. 熊伟,汪超,周明飞,李刚.  贵州气象. 2013(04)
[6]库群长期优化调度的多核并行粒子群算法[J]. 廖胜利,唐诗,武新宇,程春田,汪明清.  水力发电学报. 2013(02)
[7]库群长期优化调度的多核并行禁忌遗传算法[J]. 刘本希,廖胜利,程春田,武新宇.  水利学报. 2012(11)
[8]GRAPES气象-水文模式在一次洪水预报中的应用[J]. 王莉莉,陈德辉,赵琳娜.  应用气象学报. 2012(03)
[9]概念性流域水文模型参数多目标优化率定[J]. 郭俊,周建中,周超,王光谦,张勇传.  水科学进展. 2012(04)
[10]大尺度水循环模拟系统不确定性研究进展[J]. 宋晓猛,占车生,孔凡哲,夏军.  地理学报. 2011(03)

硕士论文
[1]场次洪水流域水文预报模型参数自动率定研究及应用[D]. 杨斌斌.大连理工大学 2008



本文编号：3186334