基于多模型预报信息融合及模型参数优化的径流预报方法研究
发布时间：2021-10-29 15:08
随着我国水利建设的快速发展和大型水库相继投运,长江上游呈现大规模水库群联合运行的态势,流域的发电效益、防洪抗旱能力和生态保证能力等得到显著提高,与此同时对水电能源系统安全经济运行也提出了更高的要求。作为水文学领域的核心内容之一,流域径流预报与水资源高效利用和水电站安全经济运行等息息相关,准确可靠的径流预报结果是流域梯级水库群安全运行的先决条件。为提高长江流域水资源利用效率、保障水电能源系统安全运行,亟需建立完善的径流预报体系,为流域梯级水库群防洪决策提供高精度径流预报信息。为此,本文以长江上游流域溪洛渡宜昌区间为研究对象,以提升流域径流预报精度为核心目标,在实验室已有研究工作的基础上,探索提高中长期和短期径流预报精度的技术与方法,建立长江上游流域径流预报体系,主要研究内容和成果如下:（1）围绕提高流域中长期径流预报精度的问题,以多元线性回归模型、BP神经网络模型和Elman神经网络模型为基础,展开多模型组合预报研究,提出了基于信息熵定权法的多模型组合预报方法和基于神经网络的多模型组合预报方法,以金沙江下游向家坝断面旬尺度径流预报作为研究实例,验证所提多模型组合预报...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多模型非线性组合方法向家坝断面2009年预报效果
（4）引入合适的模糊算子，对 Q 和 F 进行复合运算，得到综合评价矩阵 D，然后参照最大隶属原则在矩阵 D 中进行决策。 ( )i aD Q F d （3-17）3.6.2 多目标优选实例分析选用溪洛渡~向家坝区间为研究对象，以新安江模型为基础，采用洪量相对误差确定性系数及洪峰相对误差作为评价指标，建立多目标评价指标参数优化模型，引入 MOSCDE 多目标优化算法进行模型参数优化，并遴选出最优解。MOSCDE 算法参数初始设置为：待优化模型的参数个数 w 32；分区数 f 2种群数量 u 200；目标值维数 Y 3；外部集数目 100gS ；分区混合前，每个分区的进化次数 d 5；算法迭代次数阈值 M 300；内部集数目 100cS ；柯西变异阈值 0.1，变异系数 0.5；交叉变异几率 CR 0.2。为表征三个评价指标之间的关系，将得到的 100 组解对应的三个评价指标的值进行两两作图，即图 3-4~图 3-6。
35图 3-6 确定性目标和洪量目标由图可知，所选三个目标中，洪峰相对误差与确定性目标、径流总量相对误差之间均呈现反比关系，相互冲突。所以生成的解集中，并不存在所有指导目标值同时达到最小的解，因此有必要按照 3.6.1 节中所介绍的水文模型非劣解集筛选方法进行最优解的遴选。（1）非劣解优选过程为了综合考虑决策者主观因素，现假定决策者对选定的三种目标函数的偏好权重集合为{0.2,0.4,0.4}，利用上节所介绍的非劣解集遴选方法，对三目标优化算法产生的一百组解进行优选。计算所有解的综合评价值，并将排名前五的解列入表 3-中进行展示（表中黑体为所选最优解）。综合评价值数值越大，证明模型模拟效果在总体上越优秀。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于主成分分析的三种中长期预报模型在柘溪水库的应用[J]. 李薇,周建中,叶磊,卢韦伟,姚翔宇. 水力发电. 2016(09)
[2]TOPMODEL模型在半湿润地区径流模拟分析中的应用及改进[J]. 李抗彬,沈冰,宋孝玉,郝改瑞. 水利学报. 2015(12)
[3]基于最小最大后悔值的应急救灾网络构建鲁棒优化模型与算法[J]. 张玲,陈涛,黄钧. 中国管理科学. 2014(07)
[4]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)
[5]大伙房模型在石佛寺流域洪水预报方案中的应用[J]. 王猛,彭勇,梁国华. 南水北调与水利科技. 2012(02)
[6]我国水资源研究与发展的若干思考[J]. 夏军,翟金良,占车生. 地球科学进展. 2011(09)
[7]水文学的现状及未来[J]. 芮孝芳,梁霄. 水利水电科技进展. 2011(02)
[8]中国水文预报技术发展的回顾与思考[J]. 张建云. 水科学进展. 2010(04)
[9]现代水文水资源学科体系及研究前沿和热点问题[J]. 王浩,严登华,贾仰文,胡东来,王凌河. 水科学进展. 2010(04)
[10]SCE-UA、遗传算法和单纯形优化算法的应用[J]. 宋星原,舒全英,王海波,廖为民. 武汉大学学报(工学版). 2009(01)
博士论文
[1]耦合天气预报的流域短期水文预报方法研究[D]. 张海荣.华中科技大学 2017
硕士论文
[1]柘溪流域短期水文预报方法研究[D]. 卢韦伟.华中科技大学 2016
本文编号：3464889
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多模型非线性组合方法向家坝断面2009年预报效果
（4）引入合适的模糊算子，对 Q 和 F 进行复合运算，得到综合评价矩阵 D，然后参照最大隶属原则在矩阵 D 中进行决策。 ( )i aD Q F d （3-17）3.6.2 多目标优选实例分析选用溪洛渡~向家坝区间为研究对象，以新安江模型为基础，采用洪量相对误差确定性系数及洪峰相对误差作为评价指标，建立多目标评价指标参数优化模型，引入 MOSCDE 多目标优化算法进行模型参数优化，并遴选出最优解。MOSCDE 算法参数初始设置为：待优化模型的参数个数 w 32；分区数 f 2种群数量 u 200；目标值维数 Y 3；外部集数目 100gS ；分区混合前，每个分区的进化次数 d 5；算法迭代次数阈值 M 300；内部集数目 100cS ；柯西变异阈值 0.1，变异系数 0.5；交叉变异几率 CR 0.2。为表征三个评价指标之间的关系，将得到的 100 组解对应的三个评价指标的值进行两两作图，即图 3-4~图 3-6。
35图 3-6 确定性目标和洪量目标由图可知，所选三个目标中，洪峰相对误差与确定性目标、径流总量相对误差之间均呈现反比关系，相互冲突。所以生成的解集中，并不存在所有指导目标值同时达到最小的解，因此有必要按照 3.6.1 节中所介绍的水文模型非劣解集筛选方法进行最优解的遴选。（1）非劣解优选过程为了综合考虑决策者主观因素，现假定决策者对选定的三种目标函数的偏好权重集合为{0.2,0.4,0.4}，利用上节所介绍的非劣解集遴选方法，对三目标优化算法产生的一百组解进行优选。计算所有解的综合评价值，并将排名前五的解列入表 3-中进行展示（表中黑体为所选最优解）。综合评价值数值越大，证明模型模拟效果在总体上越优秀。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于主成分分析的三种中长期预报模型在柘溪水库的应用[J]. 李薇,周建中,叶磊,卢韦伟,姚翔宇. 水力发电. 2016(09)
[2]TOPMODEL模型在半湿润地区径流模拟分析中的应用及改进[J]. 李抗彬,沈冰,宋孝玉,郝改瑞. 水利学报. 2015(12)
[3]基于最小最大后悔值的应急救灾网络构建鲁棒优化模型与算法[J]. 张玲,陈涛,黄钧. 中国管理科学. 2014(07)
[4]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)
[5]大伙房模型在石佛寺流域洪水预报方案中的应用[J]. 王猛,彭勇,梁国华. 南水北调与水利科技. 2012(02)
[6]我国水资源研究与发展的若干思考[J]. 夏军,翟金良,占车生. 地球科学进展. 2011(09)
[7]水文学的现状及未来[J]. 芮孝芳,梁霄. 水利水电科技进展. 2011(02)
[8]中国水文预报技术发展的回顾与思考[J]. 张建云. 水科学进展. 2010(04)
[9]现代水文水资源学科体系及研究前沿和热点问题[J]. 王浩,严登华,贾仰文,胡东来,王凌河. 水科学进展. 2010(04)
[10]SCE-UA、遗传算法和单纯形优化算法的应用[J]. 宋星原,舒全英,王海波,廖为民. 武汉大学学报(工学版). 2009(01)
博士论文
[1]耦合天气预报的流域短期水文预报方法研究[D]. 张海荣.华中科技大学 2017
硕士论文
[1]柘溪流域短期水文预报方法研究[D]. 卢韦伟.华中科技大学 2016
本文编号：3464889
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