优化法与贝叶斯估计法在非饱和水力参数反演中的比较

发布时间：2017-11-28 08:16

  本文关键词：优化法与贝叶斯估计法在非饱和水力参数反演中的比较

  更多相关文章： 贝叶斯算法 参数估计 非饱和流 不确定性

【摘要】：非饱和土壤水分运动模型在农业生产和环境保护等领域中具有重要的指导意义。非饱和土壤水力参数的准确获取是利用模型进行可靠预测的前提。传统的参数反演研究大多基于优化方法,只能获取一组最优参数,不能量化其中的不确定性。最新发展的一种基于贝叶斯参数估计理论的马尔科夫链蒙特卡罗算法(Markov Chain Monte Carlo,MCMC)—DREAM(ZS),可以有效进行参数反演,且准确量化不确定性。我们在获取水头观测值的基础上,利用MCMC和Levenberg-Marquardt(LM)非线性优化算法分别对非饱和土壤水力参数进行反演,通过数值模拟与一维沙柱入渗实验比较了2种方法对于分层异质的水力参数估计与水头预测的准确性。结果表明:1)LM优化方法使用广泛,求解速度较快,但受参数初始值影响较大,预测结果与观测值存在一定的偏差,同时由于只能给出一个单一的反演结果,无法量化结果的不确定性。2)与基于优化的反演方法相比,MCMC反演方法不仅能够更好地得出参数的单一估计值,同时预测结果与观测值也具有更好的一致性;更重要的是可以给出未知参数的后验分布,从而准确量化非饱和水力参数的不确定性,避免了基于单一参数反演结果进行预测的风险。但是相对于LM优化方法,MCMC计算量大大增加。
【作者单位】： 浙江大学环境与资源学院土水资源与环境研究所;
【基金】：国家自然科学基金(41371237;41271470)
【分类号】：S152.7
【正文快照】： 了解非饱和土壤中水分的运动在农业生产、环境保护等方面具有十分重要的意义。土壤水分运动方程,即Richards方程[1],可以描述土壤中水分的运动规律。目前,研究者已经开发出了很多用于非饱和土壤中水分溶质运移的数值模型,其中影响力最大,使用最广泛的是HYDRUS模型[2]。HYDRUS

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 J銉rg Richter;左玉辉;;非饱和土壤垂直水流方程的一个简单数值解法[J];土壤学进展;1981年04期

2 许广赓,千杰;电脑控制非饱和土壤动载真三轴仪的研究[J];农业机械学报;1985年04期

3 孙强，张建丰，史竹叶，赵军;二维土壤非饱和水运动实验系统的计算机检测与控制[J];水土保持学报;1994年04期

4 谢正辉,曾庆存,戴永久,王斌;非饱和流问题的数值模拟研究[J];中国科学(D辑:地球科学);1998年02期

5 史文娟,汪志荣,沈冰,张建丰;非饱和土壤中指流的研究进展[J];西北农林科技大学学报(自然科学版);2004年07期

6 冯绍元，，张瑜芳，沈荣开;非饱和土壤中氮素运移与转化试验及其数值模拟[J];水利学报;1996年08期

7 刘炳成;刘伟;李庆领;;温度效应对非饱和土壤中湿分迁移影响的实验[J];华中科技大学学报(自然科学版);2006年04期

8 D.E.Elrick;张建辉;;圆柱形试验孔洞中三维饱和—非饱和流的渗透试验分析[J];土壤学进展;1989年05期

9 王玉,张一平;滤纸法测定非饱和土壤离子吸附等温线的初步研究[J];土壤学报;2002年02期

10 杜国平,董巧云;非饱和地下水溶质运移的测量仪器与测量方法[J];江苏农业学报;2003年02期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 卢应发;陈高峰;李建林;;非饱和孔隙介质固结理论及分析[A];第二届废物地下处置学术研讨会论文集[C];2008年

2 叶为民;张亚为;陈宝;万敏;;温控非饱和高压固结试验系统研制进展[A];第三届废物地下处置学术研讨会论文集[C];2010年

3 姜兆华;李继祥;何翔;刘肖凡;;降雨条件下非饱和土边坡流固耦合数值模拟[A];第六届全国土木工程研究生学术论坛论文集[C];2008年

4 王宁伟;张雷;修彦吉;矫军;;非饱和黏性土室内水平电渗排水试验[A];第21届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2012年

5 王志俭;刘泉声;;水在非饱和砂-膨润土混合物中的流动[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000年

6 武玉芬;张博明;;RTM的非饱和流动监测与数值模拟[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集（上册）[C];2008年

7 吴梦喜;杨连枝;;饱和-非饱和有限元算法在饱和稳定渗流分析中的应用[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

8 王晓亮;李家春;;非饱和颗粒介质土水特征曲线的离散元模拟[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 满俊;一种用于非饱和土壤水分数据同化的基于自适应概率配点的卡尔曼滤波方法[D];浙江大学;2016年

2 陈

本文编号：1233298