汉江洪水频率计算不确定性分析(Ⅱ):统计过程不确定性

使用NUSAP方法对洪水频率分析中的两种流量序列选取方法进行不确定性评价,然后对于选用的4种分布函数,分别使用矩法和极大似然法进行参数估计,针对不同的参数估计方法以及分布函数,应用NUSAP方法结合曲线拟合误差综合评价其中的不确定性.结果表明,超阈值方法是一种较为科学的时间序列选取方法,广义柏拉图分布和PⅢ分布对流量序列的拟合结果较好.NUSAP方法对上述分布函数和各种参数估计方法的评价结果更直观、更合理,是其在洪水频率分析领域应用的一个良好开端.     

基于贝叶斯理论的水文频率参数估计不确定性分析——以P-Ⅲ型分布为例

水文序列受到多重不确定性因素的影响,直接关系到水文频率参数估计结果的精度及可靠性.本文将贝叶斯方法与适线法耦合起来,用于分析水文频率参数估计结果的不确定性,采用基于自适应采样算法的马尔科夫链蒙特卡洛方法(AM-MCMC)求解贝叶斯公式,以P-Ⅲ型分布为例,通过实测序列加以验证,从不确定性角度定量分析了序列长度和历史洪水信息对参数估计结果的影响.将贝叶斯方法估计结果与几种常用方法所得结果进行了对比,相比于传统的确定性方法,贝叶斯方法不仅能应用于P-Ⅲ型分布的参数估计而且可对结果进行不确定性分析,从而可进一步提高水文分析计算的可靠性.     

关于洪水预报模型的不确定性分析

本文对洪水预报模型的不确定性分析的来源做了具体分析,同时对不确定性分析的方法也做了详细的阐述,并对具体步骤进行了说明,通过以上的分析和方法,综合考虑各种不确定性对洪水预报的影响,可以在一定程度上减少预报误差,提高洪水预报精度。     

考虑参数和线型不确定性的水文设计值估计的贝叶斯方法

根据贝叶斯理论,分别对只考虑参数估计或线型选择不确定性、以及同时考虑这2种不确定性情况下的水文频率计算问题进行研究,提出设计值估计及其不确定性评价方法,并提供了分析示例.研究结果表明,对给定的样本条件,仅考虑参数估计或线型选择不确定性的设计值估计方法,都不能对水文频率分析计算的不确定性做出完整描述,应采用同时考虑这2种不确定性的分析方法.提出的基于贝叶斯理论的水文频率分析方法,不仅可以提供设计值的各种点估计,还可以定量评价水文频率分析结果的不确定性.     

基于GLUE方法的流域水文模型的不确定性分析

以东江流域中的星丰流域为研究对象,采用GLUE方法探讨了TOPMODEL模型在水文预报中的不确定性.研究结果表明,模型中的参数m、T0和RV较为敏感,它们的微小改变都将影响模拟结果,而参数SR0不太敏感.从两场次洪水的流量过程线可看出,模拟得到的流量过程线的上、下边界并不能完全包含实测流量过程线,总有一些实测流量落在90%的置信区间之外,说明TOPMODEL模型并不能完全模拟出该流域的流量过程,这正是由于模型的不确定性而引起的.     

考虑频率测试结果不确定性的拉索索力识别方法

频率法广泛应用于斜拉索和吊杆的索力实测中,但由于仪器误差和噪声的影响,频率测试结果具有一定的不确定性。为研究该不确定性对索力计算结果的影响,基于区间反演分析的思路,提出了一种考虑频率测试结果不确定性的拉索索力识别新方法。首先推导了两端弹簧转动支承拉索自由振动的特征方程,然后将实测多阶频率的上下限作为已知数代入该频率方程,即可识别索力和边界条件的可行解区间域。数值计算结果表明:能有效识别出拉索索力和边界转动刚度,且识别结果的精度随着所采用的频率数量的增加而增加。通过对某实际拱桥吊杆的索力识别,验证了该方法的工程可行性。     

水文极值计算及其不确定性

水文极值计算是水资源系统工程风险分析和计算的难点和关键问题之一.现代极值理论可以用来描述和研究洪水、干旱、海浪和风速等极限现象,是水文极限分析的工具之一.介绍了现代极值理论的基本思想和方法,着重分析了传统频率分析法和现代极值理论进行水文极限分析的优劣势.同时研究应用超阈值(POT)方法建立了水文统计极值估算模型,并对水文极值估算的不确定性和该模型对阈值选取的敏感性进行了分析.最后通过一个洪水算例演示和验证了所建立的模型的实用性和可操作性.研究成果表明,现代极值理论物理统计意义较强,其计算结果具有良好的可靠性,是水文分析的有效方法之一.介绍的不确定和敏感性分析方法则可以为工程设计和管理提供有效的决策依据.     

基于贝叶斯方法的流量数据的不确定性分析

用贝叶斯方法估计水位流量幂律关系式中参数,并计算东江流域平均低流量、中流量和高流量的不确定性,并分析影响流量不确定性的因素。结果表明:①东江流域流量不确定性总体水平在中等偏上水平,其中高流量不确定性最大,中、低流量次之;②人类活动比如兴建水库、河道整治、围堰筑坝以及大规模的河道采沙对流量不确定性的大小及趋势有着显著的影响;大量级的洪水对河道水力特性以及几何形状的影响比较复杂,变化没有明显统一的趋势。     

供应商选择中不确定性的研究

在当今复杂多变的经济环境下,商家对供应商进行选择时,其中的不确定性已成为了必须考虑的一个重要方面。本文在参考前人研究的基础上力图对供应商选择中的不确定性进行总结与论述,然后从两个方面进行处理:一方面,是建立合适的供应商柔性评价指标;另一方面,对现今被广泛使用的层次分析法中的评价矩阵进行改进,利用模糊判断矩阵来处理信息不完全、决策者知识水平有限、理性不足等带来的数据分析方面的不确定性。     

18声道超声流量传感器模型及测量误差

单声道超声流量传感器在选定的流速剖面,采用声脉冲传播路径上流速获取流体线平均速度,从而积算体积流量。为提高超声流量传感器测量精度,对单声道超声流量传感器的测量误差和不确定性进行了深入分析,提出能够精确反映声程线速度的多声道测量方式。根据Gauss积分准则给出一种18声道超声流量传感器换能器结构布局,建立时差式双传感器超声流量测量理论模型。讨论安装角度、轴向位置、轴向角等对传感器性能的影响。该模型应用于某大流量水轮机效率模拟测量工程,测试试验结果与理论模型分析计算结果一致,测量精度显著提高。     

Nash模型参数不确定性分析及概率洪水预报

针对通常水文预报过程参数的不确定性问题,利用贝叶斯理论,结合自适应采样的马尔可夫链蒙特卡罗方法来研究Nash模型参数的不确定性,并进行概率洪水预报。实例研究表明,该方法能充分利用已知的后验信息获取Nash模型参数的不确定性,得到其后验分布。根据获得的参数后验分布可实现概率洪水预报,同时给出各时刻洪水流量的均值和方差的预报值,为估计各种防洪决策的风险提供了依据。     

基于不确定性分析的溃坝失事生命损失风险概率估算方法

针对目前国外某些经验模型在预测精度和适用性方面的不足,对估算溃坝失事生命损失风险概率的不确定性分析方法进行了研究,在充分考虑并综合分析大坝失事类型、失事时间、预警时间、历险人数和洪水强度等不确定性因素影响的基础上,提出一种基于不确定性分析和死亡率范围确定的溃坝失事洪灾生命损失概率估算方法,将洪灾情景按不确定性分为15种,并通过对国内外57座大坝失事有关统计数据的不确定性分析,给出了不同失事洪灾情景下可能导致的死亡率范围建议值,工程应用实例表明,所提出的方法更具适用性.     

在洪水预报中的应用与改进

为了实现概率洪水预报,采用贝叶斯预报系统(BFS)中的水文不确定性处理器(HUP),对水文预报的不确定性进行分析.采用新安江模型作为确定性水文模型,以贝叶斯理论为工具,在先验分布和似然函数确定的基础上,最终得到后验分布,从而实现了概率预报.针对预报结果的特点,提出了BFS的改进方案,最后将模型应用于密赛流域.应用结果表明,BFS能够有效地提高预报精度,而改进的BFS能够进一步提高预报精度.     

铟瓦水准尺检测结果可靠性分析

找出检测过程中的不确定性影响,建立相应的数学模型,对实验室设备检测结果的准确性与可靠性进行评价.并使用检测结果评价设备的精度,给出检测结果的分布类型,在评价测量结果方面做了有益的探索.     

交通需求组合模型的不确定性分析

交通需求预测中会有很多不确定性因素.系统的不确定分析可以分析模型输出的可信程度,并且界定影响不确定性的关键因素.采用了基于敏感性分析的方法(SAM)分析交通需求组合模型(CTDM)的不确定性.CTDM基于出行者的理性行为,并可描述为一个非线性规划问题,从而分析敏感性.不确定性分析包括模型输入的不确定性和模型参数的不确定性.与基于随机抽样的分析方法相比,基于敏感性分析的方法在大大减少计算量的同时,可以得到近似的精度,并且可以同时或分开考虑输入的不确定性和参数的不确定性.研究认为,提高参数精度比提高输入精度能更有效地提高输出结果的可信水平.     

缩短电子设备寿命试验时间的不确定性系统模型与方法

采用泛灰色不确定性系统理论中的USM-1模型,运用Matlab程序对电子设备失效寿命试验数据进行了数值拟合与预测,给出了模型精度检验方法.运用该模型可缩短试验时间,节约试验费用.实例表明,不确定性系统模型USM-1应用于电子设备失效寿命试验数据处理是可行的,该模型不需要累加生成和累减生成,不仅适合于等间距建模,也适合于非等间距建模,具有精度高、使用简便的优点.     

基流分割对城市雨洪过程模拟的影响研究

准确预报洪水过程对城市防洪减灾至关重要．基流一般是指来源于地下水,河道中常年存在的基本径流,在进行城市洪水模拟时对模拟结果具有重要的影响．为提高模型模拟精度,本文构建了济南市主城区流域SWMM（storm water management model）,借助基流水平分割法处理模型率定所需流量数据,将基流分割前后流量数据应用于模型率定和验证,模拟6场不同历史暴雨洪水过程并定量评价基流分割前后的模拟效果．研究结果表明:基流量大小约占洪峰流量的10%,对洪水模拟结果影响较大;当采用原始流量数据率定模型时,未区分降水和其他径流组分来源,模拟效果一般（纳什效率系数均值为0.532）;当使用基流分割后的流量数据时,模拟精度明显提高（纳什效率系数均值为0.765）,场次暴雨模拟精度平均提高43.7%,洪峰流量相对误差降低3.59%,对峰现时间误差等洪水过程波动趋势特征影响不明显．本文拓展了基流分割在城市雨洪模拟中的应用,并为相关部门在城市暴雨洪水灾害预报预警方面提供了一定的科学依据和技术支撑．      

边坡稳定性分析中不确定性方法的评价

为了使边坡工程人员能够根据具体的地质条件、分析目的与精度要求,合理有效地选用与之相适应的边坡稳定性分析方法,通过逐一分析常用的一些稳定性分析的不确定性方法和对阐述它们各自的主要原理、特点及其优缺点,综合评价了各种不确定性方法,并对岩土边坡系统稳定性评价的发展趋势做了初步的探讨.为开拓边坡稳定性计算方法的新途径提供一定了理论依据.     

无资料小流域设计洪水不确定性研究

 针对小流域降雨资料不足甚至无降雨资料的情况,研究了在不同雨型（主雨位偏前、偏中和偏后）下,使用2种暴雨频率计算方法（地区综合法和L－矩法）,计算不同重现期设计暴雨和设计洪水的不确定性。结果表明L－矩法的计算结果不确定性小,更稳定,而地区综合法偏保守;不同雨型下的设计洪峰和洪水历时变化较小,但峰现时间相差较大,会极大地影响调洪结果。     

制动器摩擦尖叫台架试验与不确定性统计分析

制动器的摩擦尖叫具有显著的不确定特征.基于制动声振试验台,开展盘式制动器的多工况制动尖叫试验,考察了尖叫的不确定性.为了进行不确定性分析,提出了基于噪声信号时频分析结果,能够全面反映尖叫的时间、频率和幅值特征的摩擦尖叫提取方法;建立了尖叫不确定性的统计分析流程、尖叫频率和声压级的统计性指标和基于QQ图的概率密度分布检验方法;提出了"频率数值倍数性和发生时刻一致性"的尖叫倍频关系充分必要条件,并建立了考虑倍频关系的尖叫不确定性统计分析方法.利用这些流程和方法分析了制动尖叫的不确定性.研究发现:不同的尖叫频率及其声压级具有不同的均值和标准差统计特性;尖叫频率近似服从正态分布,尖叫声压级越高,发生频次越低;拖滞工况和减速工况下的尖叫频率既有相同频率,也存在不同频率,而且频率和声压级的统计特性也存在一定的差别.