QUAL2K水质模型参数的不确定性研究

发布时间：2017-10-02 03:28

  本文关键词：QUAL2K水质模型参数的不确定性研究

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【摘要】：面对严峻的水资源形势,采取适当的措施对水资源进行保护、管理和治理显得非常必要。通常依据水质评价和预测结果来做出相应的管理决策,因此,水质评价和预测结果准确与否对管理决策的有效性有着绝对影响。水质模型是常被用于评价和预测水质的有效手段。构建水质模型的各个阶段都不可避免的存在不确定性,模型的模拟结果因此受到影响。对水质模型存在的不确定性进行分析有利于提高模型输出的可靠程度,从而使模拟结果更好的反映水质的真实情况。水质模型的不确定性包括模型结构引起的不确定性、输入数据的不确定性和参数的不确定性,其中模型结构引起的不确定性是模型不确定性的根本来源。由于对模型结构引起的不确定性进行深入研究的理论和有效技术手段都比较缺乏,模型结构引起的不确定性往往通过识别参数的后验分布统计规律来间接分析,因此参数的不确定性分析显得尤为重要。QUAL2K水质模型是一种适用于模拟树枝状河流水质的模型,模型采用CBODf和CBODs来描述有机物。本文对国内外水质指标BOD5和CBODf、CBODu的关系进行了分析,得到在不考虑外来因素造成的影响时三者之间的关系。BOD5可通过QUAL2K水质模型模拟得到CBODf后经计算得到。本文将贝叶斯理论和MCMC法结合提出了一种参数确定的有效方法,并以Boulder Creek河流中的一段为研究对象,采用贝叶斯-MCMC法确定了与CBODf相关的参数的取值,并通过计算验证了采用贝叶斯-MCMC法对参数进行取值的可行性和有效性。通过对模型参数的不确定性进行研究,可以获得参数的敏感程度及其对模型输出的影响,有助于提高QUAL2K水质模型输出结果的可靠性。
【关键词】：QUAL2K 不确定性分析 贝叶斯理论 MCMC法
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X824
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 选题背景11-12
• 1.2 不确定性概述12
• 1.3 水质模型不确定性的研究情况12-14
• 1.4 研究目的和意义14-15
• 1.5 本文研究内容15-16
• 第2章 水质模型的发展与使用16-34
• 2.1 水质模型的发展16-17
• 2.2 水质模型的分类17-18
• 2.3 几种水质模型的介绍18-23
• 2.3.1 Streeter-Phelps模型18-19
• 2.3.2 QUAL系列模型19-20
• 2.3.3 WASP模型20-21
• 2.3.4 MIKE系列模型21-23
• 2.4 QUAL2K水质模型23-32
• 2.4.1 QUAL2K水质模型的发展23-25
• 2.4.2 QUAL2K水质模型的基本原理25-27
• 2.4.3 QUAL2K水质模型河流的概化27-28
• 2.4.4 QUAL2K模型中的碳质生化需氧量28-32
• 2.5 水质模型的发展趋势32-33
• 2.5.1 与“3S”技术的耦合32
• 2.5.2 与计算机技术的耦合32
• 2.5.3 水质模型的不确定性分析32-33
• 2.6 小结33-34
• 第3章 水质模型的不确定性研究34-46
• 3.1 水质模型不确定性34-36
• 3.1.1 水质模型不确定性的来源34-35
• 3.1.2 水质模型不确定性的分类35-36
• 3.2 水质模型不确定性的研究方法36-38
• 3.2.1 随机数学理论36-37
• 3.2.2 模糊数学理论37
• 3.2.3 人工神经网络37
• 3.2.4 灰色理论方法37-38
• 3.3 水质模型参数的不确定性研究38-44
• 3.3.1 水质模型参数确定方法的比较38-39
• 3.3.2 贝叶斯理论39-40
• 3.3.3 马尔科夫链蒙特卡洛法40-44
• 3.4 小结44-46
• 第4章 QUAL2K水质模型参数的不确定性分析46-52
• 4.1 研究参数的确定46
• 4.2 模型参数的不确定性分析46-51
• 4.2.1 基于贝叶斯理论的分析47-48
• 4.2.2 MCMC采样和分析48-51
• 4.3 小结51-52
• 结论与展望52-54
• 结论52
• 展望52-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-59

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本文编号：957320