一个用于比较和选取水文模型的新方法——贝叶斯统计推断

来源 :2004年全国水文学术讨论会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lanmei01
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本文介绍了一种用于水文模型选取和比较的新方法,即贝叶斯统计推断法。该法的关键是计算模型边际似然值。对于多参数模型,边际似然值的对数值可以由参数空间中对应于模型参数的后验密度最大值的那一点的误差函数值、模型参数的先验密度值和模型参数的后验密度值的对数加减代数求出。参数空间可通过自适应Metropolis方法从模型参数后验密度中生成。后验密度可通过假定密度和转移概率估计出。本文利用已有文献研究实例,给出了该方法的具体算法步骤。该法能将任何关于模型变量的先验信息和由资料得到的参数的空间分布(后验信息)结合起来,从而减少了在模型进行相互比较时由参数带来的不确定性。
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首先从DEM中提取河网、水流路径长度和坡度等流域特征,然后据此特征建立了适合于黄河流域三门峡-小浪底区间水文过程模拟的分布式洪水预报模型。其中各网格的产流用Hordon下渗曲线计算,洪水的平移过程用汇流时间的方法考虑,洪水平移过程中的坦化现象用线性水库模拟。
大量的实测资料表明,在汇流过程中存在着许多难以预料和控制的不确定性因素。为了更合理地描述汇流过程,本文在建模时应用随机微分方程替代确定性常微分方程,初步探讨了有白噪声输入情况下的线性随机汇流系统,得到了汇流模型的解析解和数值解,并给出了计算实例。
下垫面变化引起的产流能力变化,是现代水文分析中面临的重要问题。本文提出了以降水产流物理机制为基本原理,运用基于地形坡面流单元的分布式水文模型(THI-HMS-GBHM)进行下垫面变化对产流能力影响的分析方法,并以永定河山区流域为典型区,分析模拟相同降水系列不同下垫面条件下的水文过程,定量探讨了该流域下垫面的改变对流域产流的影响。分析表明,永定河山区2000年下垫面较1990年下垫面多年平均年产流量
潮流河段水流呈往复运动,影响潮流量和潮流速的主要因素是高潮位、潮差和上游来水的大小。本文以长江下游拟建的苏州--南通长江公路大桥桥位河段为例,根据施工设计需要建立了分期涨、落潮潮流量和各桥墩的涨、落潮流速与相应潮位要素的关系;同时结合潮流数模计算,提出了推求分期设计涨、落潮潮流量和各桥墩涨、落潮潮流速的计算方法。
本文分别对吴淞、黄浦公园、吴泾和米市渡站实测年最高潮位系列的持续性、趋势性、随机性进行了检验,并对不一致的样本序列分别用相关分析法、原始时间序列提取趋势项修正和滑动平均序列提取趋势项修正方法进行了修正。比较分析结果表明,相关分析法用于不一致样本修正较合适。
渭河流域,由于其下垫面条件的复杂性和人类活动的多样性以及降水时空分布的不均匀性,给流域洪水形成和变化规律研究带来较大困难。本文通过大量的实地调查,分析了渭河流域水利水保工程对实测洪水的影响,进而利用流域水文模型,定量分析下垫面条件变化和暴雨时空变化对设计洪水的影响。结论认为:渭河流域水利水保工程对设计洪水计算成果影响不大。
沪宁高速公路扩建工程江苏段,所跨较大河流103处。无锡以东路段沿线属太湖流域,该地区属平原河网地区,河网密集,水流贯通。因公路规划设计需要,需提供桥址设计水位以及设计最高(低)通航水位。其中绝大部分的桥址处均属无资料地区,无法直接获得桥址处的设计水位。本文以沪宁高速公路(江苏段)扩建工程的规划和设计为例,对平原河网无资料地区桥址处设计水位的推求方法做了深入研究,所推荐的方法对平原河网无资料地区推求
本文采用山西省太古县水均衡实验场和河南开封县朱仙镇的开封沙地试验基地的实测资料以及统计模型中的点估算模型和系数估算模型对土壤的田间持水量进行分析研究,并对两种模型的适应性进行了分析。结果表明,在土壤田间持水量的研究中,统计模型法中的点估算模型是一种行之有效的方法。但该法在国内应用较少,因此它的成功应用对进一步研究北方干旱地区的土壤水分具有重要的参考价值。
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