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河流移流离散水质模型的简化和分类判别条件分析

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水利学报 2009年第1期39卷 27-32页

作者：武周虎青岛理工大学环境与市政工程学院山东青岛266033

从描述河流一维移流离散稳态水质模型的基本微分方程出发,通过理论分析指出现行移流离散模型简化、分类方法存在问题,即仅根据O’Connor数的判别条件不全面,会出现排污对上游的影响较大而在计算时却被忽略的情况,按上、下游影响长度的... 详细信息

从描述河流一维移流离散稳态水质模型的基本微分方程出发,通过理论分析指出现行移流离散模型简化、分类方法存在问题,即仅根据O’Connor数的判别条件不全面,会出现排污对上游的影响较大而在计算时却被忽略的情况,按上、下游影响长度的比值为1%和99%作为简化、分类依据不实用。在详细分析河流移流、离散和降解三种作用之间对比关系的基础上,提出了采用O’Connor数α和贝克来数Pe两个简化、分类参数并给出了临界值。给出了新的移流离散水质模型方程的简化、分类判别条件:1)当α≤0.027、Pe≥1时,采用移流模型;2)当α≤0.027、Pe模型;3)当0.027模型;4)当α>380时,采用离散模型。算例分析表明,新判别条件可以满足实际工程和环境管理的应用要求。

关键词：河流移流离散水质模型简化分类无量纲数判别条件

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用模拟退火算法估计水质模型参数

水利学报 2004年第6期35卷 61-67页

作者：王薇曾光明何理湖南大学环境科学与工程系湖南长沙410082 University of Regina

本文采用BOD—DO耦合模型模拟水质。在获取参数最优化值时采用BOD和DO耦合模型计算值与实测值之差的加权平方和作为目标函数,将模拟退火算法(SimulatedAnnealing,SA)应用到多河段水质模型的多参数的同时估值中。采用30次重复估值试验,... 详细信息

本文采用BOD—DO耦合模型模拟水质。在获取参数最优化值时采用BOD和DO耦合模型计算值与实测值之差的加权平方和作为目标函数,将模拟退火算法(SimulatedAnnealing,SA)应用到多河段水质模型的多参数的同时估值中。采用30次重复估值试验,并记录所有试验中最优估计值的最大值和最小值,所得到的各河段BOD衰减系数的最优估值与真值的误差和河水复氧系数的最优估值与真值的误差均在允许范围内。说明了方法的可靠性。

关键词： SA法水质模型参数估计优化

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水质模型在东莞污染源负荷估算中的应用

环境科学学报 2009年第11期29卷 2458-2464页

作者：邓义祥王斯栓李子成苏一兵中国环境科学研究院北京100012 江西工业职业技术学院南昌330039

为解决水环境规划中经常碰到的污染源数据缺失问题,以水质数学模型为基础,通过污染源-水质响应关系,建立了从水质监测数据推算污染源负荷的计算方法.主要步骤包括:通过水质模型建立污染源负荷和水质数据之间的响应关系;提出估算污染源... 详细信息

为解决水环境规划中经常碰到的污染源数据缺失问题,以水质数学模型为基础,通过污染源-水质响应关系,建立了从水质监测数据推算污染源负荷的计算方法.主要步骤包括:通过水质模型建立污染源负荷和水质数据之间的响应关系;提出估算污染源负荷的优化目标和约束方程;优化问题求解,评估污染源负荷估算效果,确定污染源负荷.同时,以东莞市为例,对该市用水量和污染源特征进行了分析,并采用圣维南方程,建立了一维河流水质模型.最后以东莞市2005年水质调查数据为基础,对比实测水质数据和模型模拟结果,对东莞市2005年的污染源负荷进行了评估.结果表明,东莞2005年生活和工业污染源CODCr排放量为25.2×104t,其中,生活源占60.4%,工业污染源占39.6%.东莞污染源负荷估算结果能够较好地反映当时条件下的水质变化过程.

关键词：污染源负荷估算水质模型东莞

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随机噪声干扰下水质模型参数的鲁棒估计方法

水利学报 2006年第6期37卷 687-693页

作者：李黎武施周湖南大学土木工程学院

本文采用Dobbins-BOD-DO水质模型,用仿真试验模拟了随机噪声干扰对河流水质模型参数估计的影响。试验表明,最小二乘(LS)估计方法关于有色噪声和较高水平白噪声干扰不具鲁棒性,噪声干扰使估计参数漂离系统真实参数。为了克服随机噪声对... 详细信息

本文采用Dobbins-BOD-DO水质模型,用仿真试验模拟了随机噪声干扰对河流水质模型参数估计的影响。试验表明,最小二乘(LS)估计方法关于有色噪声和较高水平白噪声干扰不具鲁棒性,噪声干扰使估计参数漂离系统真实参数。为了克服随机噪声对河流水质模型参数估计的干扰,提出了一种水质模型参数的鲁棒估计方法,即基于M-估计的信赖域算法。通过对比试验和计算表明,M-估计对于有色噪声和白噪声干扰具有鲁棒性,无论是没有扰动情况还是有各种水平各种噪声类型的干扰情况,该方法能稳健可靠地搜索到真实值,且在估值精度、收敛性、抗噪性和鲁棒性方面均优于最小二乘(LS)估计方法。

关键词： M-估计信赖域算法水质模型水质参数有色噪声白噪声

基于BP神经网络水质模型的城市安全距离研究——以芜湖和马鞍山为例

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中国环境科学 2016年第6期36卷 1905-1912页

作者：贾宁董欣宁雄刘毅清华大学环境学院北京100084

快速的城镇化使城市间距不断减小,上下游城市间水质的相互影响愈发显著.本研究提出基于水质的城市安全距离概念,建立基于BP神经网络水质模型的城市安全距离量化方法,并选择长江沿岸相邻的芜湖、马鞍山两市为案例,评估未来两市建成区扩... 详细信息

快速的城镇化使城市间距不断减小,上下游城市间水质的相互影响愈发显著.本研究提出基于水质的城市安全距离概念,建立基于BP神经网络水质模型的城市安全距离量化方法,并选择长江沿岸相邻的芜湖、马鞍山两市为案例,评估未来两市建成区扩张后城市间距的安全性,计算两市建成区的最小安全距离.结果显示,2020年芜湖与马鞍山4.6km的间距属于安全距离,能够保证下游城市马鞍山上游控制断面地表II类的水功能要求.但与2010年相比,控制断面水质变差,COD与氨氮浓度分别提高了29.2%与23.2%.为了保证控制断面的水功能要求,芜湖与马鞍山两市的最小安全距离为3.2km.

关键词：城市安全距离城市空间增长边界 BP神经网络水质模型

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基于伴随同化法的一维河流水质模型参数反演

应用基础与工程科学学报 2018年第2期26卷 276-284页

作者：杨中华周武刚白凤朋安瑞冬武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065

本文利用伴随同化法研究了一维河流水质模型中污染源源强与纵向离散系数的反演问题.伴随同化法通过使模型计算值尽可能接近实测值即模型计算值和实测值的距离（目标函数）最小来反演最优模型参数,利用拉格朗日算子法将以模型方程作为约... 详细信息

本文利用伴随同化法研究了一维河流水质模型中污染源源强与纵向离散系数的反演问题.伴随同化法通过使模型计算值尽可能接近实测值即模型计算值和实测值的距离（目标函数）最小来反演最优模型参数,利用拉格朗日算子法将以模型方程作为约束条件的反演问题转化为无约束最优化问题,并利用最速下降法求解.在污染源源强反演算例中,利用河道一维瞬时污染源的解析解作为约束条件,开展了4个污染源源强反演的数值实验,采用不同组合源强初值进行反演计算均能取得较好的演算效果,验证了该方法对多参数的适用性以及对初始值的鲁棒性.纵向离散系数反演算例中,以河道上下游相邻断面的浓度关系为模型约束方程,采用Guymer（1998）示踪实验中得到的观测数据反演河道纵向离散系数,得到的纵向离散系数值比传统的演算法得到的结果更加准确.

关键词：伴随同化纵向离散系数源强反问题水质模型

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采用混沌粒子群优化算法的水质模型参数辨识

东南大学学报（自然科学版） 2009年第5期39卷 1018-1022页

作者：袁君陈贝朱光灿东南大学能源与环境学院南京210096

提出了一种新的适用于水质模型参数辨识的混沌粒子群优化(LCPSO)算法.与粒子群优化(PSO)算法相比,该算法将Logistic混沌搜索嵌入到PSO算法中,利用混沌变量产生初始粒群,并对子代部分粒子群体进行微小扰动,随着搜索过程的深入逐步调整扰... 详细信息

提出了一种新的适用于水质模型参数辨识的混沌粒子群优化(LCPSO)算法.与粒子群优化(PSO)算法相比,该算法将Logistic混沌搜索嵌入到PSO算法中,利用混沌变量产生初始粒群,并对子代部分粒子群体进行微小扰动,随着搜索过程的深入逐步调整扰动幅度,以克服PSO算法的早熟、易陷入局部极值等固有缺陷.采用标准测试函数,将该算法与遗传算法(GA)和PSO算法进行比较,证明了其收敛速度和寻优能力的优越性.采用实测水质数据,将LCPSO算法应用于具有一定工程价值和复杂程度的Dobbins-Camp BOD-DO水质模型的参数辨识.结果显示,所得水质数据与实测值误差平方和仅为0.1503,且相对误差在±0.2%范围内,故该算法可为水质模型的参数辨识提供一条新的途径.

关键词：水质模型参数辨识 Logistic混沌粒子群优化

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苏州水网系列水质模型

地理学报 1989年第1期44卷 47-56页

作者：高维真厦门鹭江大学

为适应苏州水网水污染综合防治规划时进行水质预测的需要,本文提出苏州水网的非稳态系列水质模型,包括(1)网块水质模型,用于预测苏州网块水体水质年内(季节)变化;(2)分段水质模型,用于预测苏州城河逐段水质空间变化;(3)河网水质模型,用... 详细信息

为适应苏州水网水污染综合防治规划时进行水质预测的需要,本文提出苏州水网的非稳态系列水质模型,包括(1)网块水质模型,用于预测苏州网块水体水质年内(季节)变化;(2)分段水质模型,用于预测苏州城河逐段水质空间变化;(3)河网水质模型,用于预测苏州城河任一段面昼夜(逐时)水质变化。这些模型经过验证,获得满意的结果,并作了苏州水网的水质模拟和预测。

关键词：水质模型水质模拟水污染水质预测水质变化苏州河网规划空间变化验证

一维河流水质模型多参数识别的反演优化通用算法

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水力发电学报 2012年第2期31卷 122-127页

作者：刘晓东华祖林谢增芳顾莉 “浅水湖泊综合治理与资源开发”教育部重点实验室河海大学南京210098 河海大学环境科学与工程学院南京210098

为了克服传统参数识别方法在进行河流水质模型多参数识别时的不足,以一维纵向离散方程为基础,构建了同时确定河流水质模型水力和水质参数的反演优化通用算法。利用反演优化法重点探讨了初值选取、观测噪声、测量精度等因素对参数计算结... 详细信息

为了克服传统参数识别方法在进行河流水质模型多参数识别时的不足,以一维纵向离散方程为基础,构建了同时确定河流水质模型水力和水质参数的反演优化通用算法。利用反演优化法重点探讨了初值选取、观测噪声、测量精度等因素对参数计算结果的影响,比较了变尺度法和单纯形法两种优化算法的反演效果。算例计算结果表明,单纯形法在可靠性与精度方面均要优于变尺度法。结合瞬时源和连续源两个算例验证了该方法的可靠性。两个算例的计算结果表明,采用反演优化算法对瞬时源河流水质模型和连续源水质模型都能给出较好的反演结果。

关键词：水资源参数识别水质模型反演优化