基于多模型預報信息融合及模型參數優(yōu)化的徑流預報方法研究
發(fā)布時間:2021-10-29 15:08
隨著我國水利建設的快速發(fā)展和大型水庫相繼投運,長江上游呈現(xiàn)大規(guī)模水庫群聯(lián)合運行的態(tài)勢,流域的發(fā)電效益、防洪抗旱能力和生態(tài)保證能力等得到顯著提高,與此同時對水電能源系統(tǒng)安全經濟運行也提出了更高的要求。作為水文學領域的核心內容之一,流域徑流預報與水資源高效利用和水電站安全經濟運行等息息相關,準確可靠的徑流預報結果是流域梯級水庫群安全運行的先決條件。為提高長江流域水資源利用效率、保障水電能源系統(tǒng)安全運行,亟需建立完善的徑流預報體系,為流域梯級水庫群防洪決策提供高精度徑流預報信息。為此,本文以長江上游流域溪洛渡宜昌區(qū)間為研究對象,以提升流域徑流預報精度為核心目標,在實驗室已有研究工作的基礎上,探索提高中長期和短期徑流預報精度的技術與方法,建立長江上游流域徑流預報體系,主要研究內容和成果如下:(1)圍繞提高流域中長期徑流預報精度的問題,以多元線性回歸模型、BP神經網絡模型和Elman神經網絡模型為基礎,展開多模型組合預報研究,提出了基于信息熵定權法的多模型組合預報方法和基于神經網絡的多模型組合預報方法,以金沙江下游向家壩斷面旬尺度徑流預報作為研究實例,驗證所提多模型組合預報...
【文章來源】:華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】:88 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
多模型非線性組合方法向家壩斷面2009年預報效果
(4)引入合適的模糊算子,對 Q 和 F 進行復合運算,得到綜合評價矩陣 D,然后參照最大隸屬原則在矩陣 D 中進行決策。 ( )i aD Q F d (3-17)3.6.2 多目標優(yōu)選實例分析選用溪洛渡~向家壩區(qū)間為研究對象,以新安江模型為基礎,采用洪量相對誤差確定性系數及洪峰相對誤差作為評價指標,建立多目標評價指標參數優(yōu)化模型,引入 MOSCDE 多目標優(yōu)化算法進行模型參數優(yōu)化,并遴選出最優(yōu)解。MOSCDE 算法參數初始設置為:待優(yōu)化模型的參數個數 w 32;分區(qū)數 f 2種群數量 u 200;目標值維數 Y 3;外部集數目 100gS ;分區(qū)混合前,每個分區(qū)的進化次數 d 5;算法迭代次數閾值 M 300;內部集數目 100cS ;柯西變異閾值 0.1,變異系數 0.5;交叉變異幾率 CR 0.2。為表征三個評價指標之間的關系,將得到的 100 組解對應的三個評價指標的值進行兩兩作圖,即圖 3-4~圖 3-6。
35圖 3-6 確定性目標和洪量目標由圖可知,所選三個目標中,洪峰相對誤差與確定性目標、徑流總量相對誤差之間均呈現(xiàn)反比關系,相互沖突。所以生成的解集中,并不存在所有指導目標值同時達到最小的解,因此有必要按照 3.6.1 節(jié)中所介紹的水文模型非劣解集篩選方法進行最優(yōu)解的遴選。(1)非劣解優(yōu)選過程為了綜合考慮決策者主觀因素,現(xiàn)假定決策者對選定的三種目標函數的偏好權重集合為{0.2,0.4,0.4},利用上節(jié)所介紹的非劣解集遴選方法,對三目標優(yōu)化算法產生的一百組解進行優(yōu)選。計算所有解的綜合評價值,并將排名前五的解列入表 3-中進行展示(表中黑體為所選最優(yōu)解)。綜合評價值數值越大,證明模型模擬效果在總體上越優(yōu)秀。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]基于主成分分析的三種中長期預報模型在柘溪水庫的應用[J]. 李薇,周建中,葉磊,盧韋偉,姚翔宇. 水力發(fā)電. 2016(09)
[2]TOPMODEL模型在半濕潤地區(qū)徑流模擬分析中的應用及改進[J]. 李抗彬,沈冰,宋孝玉,郝改瑞. 水利學報. 2015(12)
[3]基于最小最大后悔值的應急救災網絡構建魯棒優(yōu)化模型與算法[J]. 張玲,陳濤,黃鈞. 中國管理科學. 2014(07)
[4]概念性流域水文模型參數多目標優(yōu)化率定[J]. 郭俊,周建中,周超,王光謙,張勇傳. 水科學進展. 2012(04)
[5]大伙房模型在石佛寺流域洪水預報方案中的應用[J]. 王猛,彭勇,梁國華. 南水北調與水利科技. 2012(02)
[6]我國水資源研究與發(fā)展的若干思考[J]. 夏軍,翟金良,占車生. 地球科學進展. 2011(09)
[7]水文學的現(xiàn)狀及未來[J]. 芮孝芳,梁霄. 水利水電科技進展. 2011(02)
[8]中國水文預報技術發(fā)展的回顧與思考[J]. 張建云. 水科學進展. 2010(04)
[9]現(xiàn)代水文水資源學科體系及研究前沿和熱點問題[J]. 王浩,嚴登華,賈仰文,胡東來,王凌河. 水科學進展. 2010(04)
[10]SCE-UA、遺傳算法和單純形優(yōu)化算法的應用[J]. 宋星原,舒全英,王海波,廖為民. 武漢大學學報(工學版). 2009(01)
博士論文
[1]耦合天氣預報的流域短期水文預報方法研究[D]. 張海榮.華中科技大學 2017
碩士論文
[1]柘溪流域短期水文預報方法研究[D]. 盧韋偉.華中科技大學 2016
本文編號:3464889
【文章來源】:華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】:88 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
多模型非線性組合方法向家壩斷面2009年預報效果
(4)引入合適的模糊算子,對 Q 和 F 進行復合運算,得到綜合評價矩陣 D,然后參照最大隸屬原則在矩陣 D 中進行決策。 ( )i aD Q F d (3-17)3.6.2 多目標優(yōu)選實例分析選用溪洛渡~向家壩區(qū)間為研究對象,以新安江模型為基礎,采用洪量相對誤差確定性系數及洪峰相對誤差作為評價指標,建立多目標評價指標參數優(yōu)化模型,引入 MOSCDE 多目標優(yōu)化算法進行模型參數優(yōu)化,并遴選出最優(yōu)解。MOSCDE 算法參數初始設置為:待優(yōu)化模型的參數個數 w 32;分區(qū)數 f 2種群數量 u 200;目標值維數 Y 3;外部集數目 100gS ;分區(qū)混合前,每個分區(qū)的進化次數 d 5;算法迭代次數閾值 M 300;內部集數目 100cS ;柯西變異閾值 0.1,變異系數 0.5;交叉變異幾率 CR 0.2。為表征三個評價指標之間的關系,將得到的 100 組解對應的三個評價指標的值進行兩兩作圖,即圖 3-4~圖 3-6。
35圖 3-6 確定性目標和洪量目標由圖可知,所選三個目標中,洪峰相對誤差與確定性目標、徑流總量相對誤差之間均呈現(xiàn)反比關系,相互沖突。所以生成的解集中,并不存在所有指導目標值同時達到最小的解,因此有必要按照 3.6.1 節(jié)中所介紹的水文模型非劣解集篩選方法進行最優(yōu)解的遴選。(1)非劣解優(yōu)選過程為了綜合考慮決策者主觀因素,現(xiàn)假定決策者對選定的三種目標函數的偏好權重集合為{0.2,0.4,0.4},利用上節(jié)所介紹的非劣解集遴選方法,對三目標優(yōu)化算法產生的一百組解進行優(yōu)選。計算所有解的綜合評價值,并將排名前五的解列入表 3-中進行展示(表中黑體為所選最優(yōu)解)。綜合評價值數值越大,證明模型模擬效果在總體上越優(yōu)秀。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]基于主成分分析的三種中長期預報模型在柘溪水庫的應用[J]. 李薇,周建中,葉磊,盧韋偉,姚翔宇. 水力發(fā)電. 2016(09)
[2]TOPMODEL模型在半濕潤地區(qū)徑流模擬分析中的應用及改進[J]. 李抗彬,沈冰,宋孝玉,郝改瑞. 水利學報. 2015(12)
[3]基于最小最大后悔值的應急救災網絡構建魯棒優(yōu)化模型與算法[J]. 張玲,陳濤,黃鈞. 中國管理科學. 2014(07)
[4]概念性流域水文模型參數多目標優(yōu)化率定[J]. 郭俊,周建中,周超,王光謙,張勇傳. 水科學進展. 2012(04)
[5]大伙房模型在石佛寺流域洪水預報方案中的應用[J]. 王猛,彭勇,梁國華. 南水北調與水利科技. 2012(02)
[6]我國水資源研究與發(fā)展的若干思考[J]. 夏軍,翟金良,占車生. 地球科學進展. 2011(09)
[7]水文學的現(xiàn)狀及未來[J]. 芮孝芳,梁霄. 水利水電科技進展. 2011(02)
[8]中國水文預報技術發(fā)展的回顧與思考[J]. 張建云. 水科學進展. 2010(04)
[9]現(xiàn)代水文水資源學科體系及研究前沿和熱點問題[J]. 王浩,嚴登華,賈仰文,胡東來,王凌河. 水科學進展. 2010(04)
[10]SCE-UA、遺傳算法和單純形優(yōu)化算法的應用[J]. 宋星原,舒全英,王海波,廖為民. 武漢大學學報(工學版). 2009(01)
博士論文
[1]耦合天氣預報的流域短期水文預報方法研究[D]. 張海榮.華中科技大學 2017
碩士論文
[1]柘溪流域短期水文預報方法研究[D]. 盧韋偉.華中科技大學 2016
本文編號:3464889
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