150 MWt熔盐堆(SM-MSR)反应性引入事故后果的不确定性及参数敏感性分析

熔盐反应堆是第四代核反应堆的6种候选堆型之一,具有良好的安全特性。反应性引入事故是熔盐堆重要的设计基准事故之一,通过对150 MWt模块化熔盐堆(Small Modular Molten Salt Reactors,SM-MSR)反应性引入事故的分析和研究有利于深入了解熔盐堆的安全特性。研究150 MWt熔盐堆反应性引入事故分析结果的不确定性和参数的敏感性,为熔盐堆设计和安全分析提供重要的支持。采用RELAP5-TMSR程序建立瞬态分析模型,并采用基于蒙特卡罗方法的输入不确定性传递方法研究反应性引入事故的不确定性,通过多元线性回归法分析参数的敏感性。分析结果表明:反应性引入事故堆芯出口温度最高值为727.4℃,低于安全限值(800℃),燃料盐出口最高温度分布符合正态分布。熔盐堆具有良好的固有安全特性,在反应性引入事故下,影响反应堆安全最敏感的5个因素分别为燃料盐密度、堆芯阻力系数、堆芯功率、一回路阻力系数、停堆深度。

考虑不确定性情况下的故障树重要度分析方法及应用

为了度量底事件发生概率不确定性对顶事件的影响程度,在建立故障树概率组成函数的基础上,基于矩独立重要性测度提出了考虑底事件发生概率不确定性情况的故障树重要度分析方法。以某飞机结冰探测系统为例,利用所提出的重要度方法分析了底事件发生概率不确定性对该系统故障的影响程度,设计者可根据重要度结果更有针对性地开展分析与设计,同时也验证了所提方法的合理性。

离心压气机进口径向总压畸变不确定性分析

针对离心压气机实际运行过程中的进口畸变不确定性问题,提出了一种离心压气机进口径向总压畸变不确定性参数化表征模型。以跨声速Radiver离心压气机为研究对象,采用非嵌入式多项式混沌法和Sobol敏感性分析方法,研究了压气机气动性能受叶尖畸变、轮毂畸变两类进口径向总压畸变不确定性的影响,获得了对压气机气动性能影响最为显著的不确定性因素,并分析了不确定性因素影响压气机气动性能的相关流动机理。结果表明:相比于均匀来流,叶尖畸变、轮毂畸变均使压气机级多变效率下降近1.0%;轮毂畸变、叶尖畸变分别对级总压比、扩压器总压损失系数带来的影响较为显著,级多变效率受轮毂畸变影响下降1.4%,叶尖畸变使损失系数增大11.0%;相较于轮毂侧和叶尖侧畸变峰之间的相对位置,压气机气动性能对畸变峰的数值大小更敏感;受进口径向总压畸变影响下的压气机的性能恶化与扩压器叶片进口冲角不均匀分布导致的流动分离现象密切相关。研究工作表明了进口畸变不确定性在离心压气机不确定性分析中的重要性,对未来发展离心压气机鲁棒优化设计具有一定的学术意义和工程应用价值。

基于不确定性分析的供水管网压力监测点优化布置

针对现有供水管网压力监测点布置中产生的异参同效问题,基于正态分布利用蒙特卡罗随机抽样法分析管网节点需水量的不确定性,引入节点压力波动系数,讨论节点需水量的随机性对供水管网全局的影响,结合节点水压灵敏度,解决供水管网压力监测点布置中存在的异参同效问题。以华东某城区供水管网为例,结合水压相关性与水压灵敏性构建模型,采用蝙蝠算法求解,获得测压点布置方案。以稳态水力模型的节点需水量初始值为基准进行20 000次随机抽样,应用抽样值进行模拟,计算节点压力波动系数与节点灵敏度,确定最优方案,解决异参同效问题,为供水管网压力监测点布置方案的选取提供了新思路。

中国农业减污降碳协同增效的水平测度及其时空收敛性研究——基于“减污、降碳、扩绿、增长”的四维分析

协同推进农业减污降碳是打好防污攻坚战的关键路径和重要抓手。基于2000—2020年中国30个省份的面板数据,利用熵值法从减污、降碳、扩绿和增长四个维度构建评价指标体系综合评价中国农业减污降碳协同增效水平,并采用耦合模型、核密度估计、空间收敛模型等方法对该指标的耦合协调度、动态演进以及空间收敛趋势进行探讨。结果显示:(1)中国农业减污降碳协同增效水平逐年提升,但减污与降碳两个子系统呈下降趋势。(2)我国及三大区域均处于明显上升的高耦合水平阶段,但整体耦合协调程度还处于中等水平,尚未形成良好的耦合发展态势。(3)中国农业减污降碳协同增效水平整体呈现上升趋势,且分布的多极化趋势在减弱。(4)中国农业减污降碳协同增效水平存在显著的σ收敛、绝对β收敛和条件β收敛。因此,各地区要因地制宜并加强区域合作,推动农业减污降碳高效发展。

小应变土体硬化模型参数的敏感性分析及确定方法

小应变土体硬化(hardening soil model with small strain stiffness,HSS)模型能够反映土体小应变阶段的非线性特性和应力相关性,在深基坑工程领域已被广泛应用。但由于模型参数众多,目前对参数确定方法尚缺乏系统研究。分析了HSS模型各参数的意义及常规确定方法,采用数值模拟方法开展了HSS模型参数的敏感性分析,基于统计的大量研究成果,建立了土体参数与孔隙比之间的非线性关系,进一步通过2处深基坑工程的变形分析进行验证。结果表明:在基坑数值分析中,参考动剪切模量G_(0)^(ref)的敏感性最高,参考切线模量E_(oed)^(ref)的敏感性最低,建立的非线性关系能够较好地反映土体模量与孔隙比的相关性,围护结构侧移的计算值及实测值较为吻合,验证了提出的参数确定方法的适用性,可为相关工程提供参考。

考虑土体参数不确定性的新型挡土墙可靠性分析

【目的】为克服新型挡墙稳定性安全评估中传统确定性分析存在的缺陷,需要对考虑土体参数不确定性的新型挡土墙可靠性进行分析。【方法】首先,通过概率分布表达岩土参数的不确定性,计算新型挡墙的抗倾稳定和抗滑稳定。其次,通过神经网络和蒙特卡罗模拟,执行新型挡土墙可靠性分析,定量给出新型挡土墙可靠性指标。最后,通过参数敏感性分析,明确各参数对新型挡土墙安全性影响的重要程度。【结果】结果表明,新型挡土墙稳定性好,但存在一定优化空间,确定性分析结果较为保守。【结论】不同参数对新型挡土墙安全影响各不相同,应准确估计填土内摩擦角,保证挡土墙稳定性。研究成果为新型挡土墙可靠性分析提供了思路和方法。

植物性食品中亚胺硫磷残留量测定的不确定度分析

检测结果是按照检测过程要求赋予被测量的一个量值,而为了更完整地表述检测结果,还应该给出一个不确定度值。依据GB/T 5009.131—2003对食用农产品中亚胺硫磷残留量开展检测工作,并对测定过程的不确定度进行分析,最终生成合成不确定度。结果表明,测定过程中引入的标准溶液、校正曲线、样品质量、体积、回收率、重复性等多个不确定度分量来源中,标准溶液配制引入的不确定度分量最大,扩展不确定度为15.6%,扩展因子k=2。

电网灾难性事故不确定性评价测度体系与模型

现有灾难性事故风险评估方法对数学建模的依据研究较少,所用模型能否真实反映灾难性事故的实际物理演化过程,缺乏理论支撑。引入"测度"概念,定量刻画灾难性事故的不确定性,以"测度"概念需满足的公理化条件为数学建模依据,基于不确定性理论建立包含可信性测度、全局模糊安全测度和风险测度的公理化风险评价测度体系。以N-1事故为初始事故,对N-k事故风险测度进行排序,识别出最可能的灾难性事故序列,建立电网灾难性事故不确定性风险评估新模型。对WSCC 9和IEEE 24节点测试系统进行仿真,结果证明,该方法符合电网实际,具有准确、有效和适用的特点。

不同灌水水平下CROPGRO棉花模型敏感性和不确定性分析

基于过程的作物模型使用大量的品种和土壤参数来模拟作物生长和土壤水分变化。对于新的作物品种或新的环境,这些参数往往需要重新率定,然而许多参数难以通过实测获得。敏感性分析（sensitivity analysis,SA）可以量化模型输入参数对模型输出的影响,通过筛选出敏感性较大的参数进行率定,而把敏感性较小的参数设为固定值,可以极大简化参数率定过程,提高工作效率和模型模拟精度。为了给DSSAT-CROPGRO-Cotton模型应用于新疆地区进行棉花灌溉制度优化提供本地化的模型参数,对该模型进行了敏感性分析和不确定性分析。该文依据新疆石河子的棉花大田试验资料,应用Morris法和扩展傅里叶幅度敏感性检验（extend Fourier amplitude sensitivity test,EFAST）法对DSSAT-CROPGRO-Cotton模型3个灌水处理（60%ETC、80%ETC和100%ETC,ETC为作物蒸发蒸腾量crop evapotranspiration）下6个输出结果（初花天数、成熟天数、籽棉产量、地上干物质量、最大叶面积指数和蒸发蒸腾量）对于品种和土壤参数进行敏感性分析,并比较了2种方法的相关关系,最后对EFAST法的输出结果进行不确定性分析。相关分析结果显示,对于地上干物质量和最大叶面积指数,Morris法和EFAST法相关性介于0.87∽0.93,对于模型结果成熟天数、籽棉产量和蒸发蒸腾量,2种方法相关性介于0.66∽0.81。敏感性分析和不确定性分析结果显示,模型模拟灌水处理对初花天数无明显差异,且模拟初花天数和最大叶面积指数存在参数敏感性过于单一现象。模型参数敏感性随土层而不同：对于成熟天数,〉40∽80 cm土壤参数的敏感性更强;对于地上干物质量和蒸发蒸腾量,〉80∽120 cm土壤参数的敏感性更强,这可能是由于该地区气候干旱,下层土壤水分充足程度直接影响作物受到水分胁迫的程度,进而影响作物生长发育和蒸发蒸腾量。模型输出结果最大叶面积指数和蒸发蒸腾量存在一定程度的高估。该研究可提高CROPGRO-Cotton模型在新疆地区的模拟效率和模拟精度。

湖泊水动力模型外部输入条件不确定性和敏感性分析

以我国典型的大型浅水湖泊太湖为研究区域，采用国内外常用的环境流体动力学模型（EFDC），结合拉丁超立方取样（LHS）方法，研究湖泊水动力模型中4个重要的外部输入条件，即3个边界输入条件（出入湖流量、风速、风向）和1个初始输入条件（初始水位），对模型水动力模拟结果（水位、水龄以及流场）的影响与贡献．结果表明，初始水位的设定对模拟全湖水位和水龄产生决定性影响，不确定性的贡献率分别达到85．73％．和1166．125％，对垂向平均流速影响的贡献率只有3％；风速对表面流速模拟结果影响较大，贡献率达到58．70％，而对水位和水龄的贡献率分别为5．25％和3．00％．在垂向上，各层流速受外部输入条件不确定性的影响规律相似，贡献率排序为风速（55％-60％）〉风向（10％-15％）〉初始水位≈出入湖流量（1％～5％）．因此在模拟大型浅水湖泊水动力过程时，可以根据不同的输出目标能够有针对性地提高外部输入条件的准确度，为提高模型精确度提供有效信息．

基于不确定随机系统的新一代智能变电站可靠性分析

建设新一代智能变电站(NGSS)是破解当前智能变电站技术推进瓶颈、实现未来智能电网发展的迫切需求,而NGSS的可靠性分析是其中重要的环节。为了解决NGSS可靠性分析中新型设备的可靠性指标表征问题,提出了基于不确定随机系统的NGSS可靠性分析方法,其特点在于:新型设备可靠性指标统计缺乏时,所提方法仍能进行可靠性分析;可靠性分析结果以不确定期望和一定置信度下的区间表示。算例仿真验证了所提方法的有效性。

湟水流域SWAT模型构建及参数不确定性分析

敏感性分析和不确定性分析是分布式水文模型参数校准和模型构建的先决条件。以位于青藏高原与黄土高原过渡地带的青海湟水流域为例,基于SWAT模型的拉丁超立方和单次单因子(LH-OAT)采样方法和SWAT-CUP程序的拉丁超立方采样方法进行模型参数敏感性分析,同时以SWAT-CUP的P因子和R因子进行模型不确定性分析,最终结合手动调参和自动率定算法,构建湟水流域分布式水文模型。结果表明:湟水流域日尺度模拟中,率定期模型平均确定系数为0.7,平均效率系数为0.68;验证期平均确定系数为0.65,平均效率系数为0.53,可以满足应用要求;PSO算法在水文模型率定中总体表现良好;基于SWAT模型和SWAT-CUP程序的单次率定用时分别为3.5min和2.2min,SWAT-CUP程序明显快于SWAT;分析结果还表明:模型不确定性和模型率定结果精度并不一致,但模型不确定性决定着模型验证期的结果精度,为确保验证期精度,必须降低模型不确定性;模型自动率定中,相同迭代次数下,SWAT模型对于流量较大的子流域率定效果较好。

基于确定性系数概率模型的降雨型滑坡孕灾环境因子敏感性分析——以四川省低山丘陵区为例

分析降雨型滑坡孕灾环境因子的敏感性，有利于提高对该类型滑坡的预测精度。以四川省低山丘陵区为例，通过高分辨率遥感影像解译和野外实地调查等方法，建立滑坡编目数据库，并在此基础上，选取高程、坡度、地形起伏度、岩土类型、道路、河流和断裂构造共7个因子作为降雨诱发滑坡的孕灾环境因子，基于GIS空间分析技术，应用确定性系数概率模型，对这7个因子的敏感性进行研究。研究结果表明：四川省低山丘陵区降雨型滑坡多发育在：①高程在400～1000m的范围内，特别是600—800m的区域；②坡度为15°-30°的区域；③砂岩、砾岩和页岩等岩石类型中。应用滑坡敏感性指数分析发现，岩土类型、高程和坡度对研究区内降雨型滑坡的分布起到控制作用。

基于最小熵理论和未确知测度理论的泥石流敏感性分析

为了合理确定各影响因子权重,客观分析泥石流敏感性,基于最小熵分析原理和未确知测度理论建立泥石流敏感性分析模型。选取金沙江流域26条典型泥石流沟,确定9个主要影响因子,利用最小熵分析原理分析各因子对泥石流系统贡献率及权重,然后基于未确知测度理论计算各泥石流沟的多指标综合评价尺度向量,最后根据置信度识别准则确定各泥石流沟敏感度水平。将分析结果与已有成果进行对比可知,仅有7条泥石流沟敏感性结果有所差异。将评价结果与现场实际调查情况对比分析可知,22条泥石流沟的敏感度水平与泥石流实际发育情况相符,仅有4条沟评价结果偏于"保守",因此,利用所提出的模型进行泥石流敏感度分析是十分有效的,并可对泥石流的防治提供合理的建议,可以在实际工程中推广应用。

时空图像测速法的敏感性分析及不确定度评估

时空图像测速方法(STIV)是一种以测速线为分析区域、通过检测合成时空图像的纹理主方向估计一维时均流速测量方法。由于具有空间分辨率高、实时性强的优点,在河流水面流速、流量的实时监测中具有特别的应用潜力。但鉴于现场环境的复杂性和河道水流的变化性,现有研究在敏感性分析及不确定度评估方面尚存在不足,使得方法的实用性受限。对此设计了一种滚动画幅装置来模拟河流水面运动,并在此基础上全面开展了频域STIV方法的定量评估。相比数值模拟和现场比测的方法,该装置能够提供相对真实的测量环境和稳定的运动参数。实验结果表明:测速线长度和示踪条件是影响测量精度的主要敏感因素。通过合理的参数设置可以将方法的不确定度控制在±1%以内,能够满足水文测验的精度要求。

基于全局敏感性分析方法的WASP模型不确定性分析

为了定量讨论WASP(The water quality analysis simulation program,水质分析模拟程序)模型中各参数对模拟结果的影响及其不确定性,本文在Simulink环境下对模型进行重组,利用Sobol方法,对影响DO、CBOD、NH3-N、NO3--N等4项输出的各参数敏感性进行了研究,重点讨论了输入条件如时空变化对参数敏感性的影响.结果表明:Sobol全局敏感性分析方法能够有效地筛选出WASP模型中对DO、CBOD、NH3-N、NO3-变化模拟较为敏感的参数,在实现模型参数"本土化"中具有较大的应用潜力;对比总敏感性与一阶敏感性指数之间的差异,WASP模型当中的若干参数(如GP1、PNH3、anc等)耦合性较强,不宜使用一次一个变量法对这些变量进行敏感性分析;在参数敏感性变化方面,即使对于同一条河流,WASP的参数敏感性指数会因边界条件的时空变化而发生改变.敏感性受空间变化的影响不大,但受时间(季节)变化的影响显著;输入变量随时间的变化,会引起模型不确定性在各季节上的较大的差异;WASP模型当中存在明显的"异参同效"作用,仅靠传统方法进行全局寻优率定,并不能体现水体各组分之间相互转化的过程,还需要结合实验对关键参数进行率定.

基于SUFI-2算法和SWAT模型的妫水河流域水文模拟及参数不确定性分析

敏感性分析和不确定性分析是分布式水文模型参数校准和模型应用的基础。本文以妫水河流域为例,基于SWAT模型和SUFI-2算法进行模型参数敏感性分析,结合手动调参和自动率定,通过SUFI-2的P因子和R因子进行模型不确定性分析,构建妫水河流域分布式水文模型。本次妫水河流域月尺度模拟中:率定期,确定系数R2=0.59,效率系数NSE=0.56;验证期,确定系数R2=0.82,效率系数NSE=0.80;P因子均大于0.5,R因子均小于0.5。结果表明,妫水河流域SWAT模型水文模拟效果较好。

中国综合生态风险评价的不确定性分析

以全国综合生态风险评价为基础,选择风险源数据为主要分析对象,分析冰雹、大风等10种风险源的不确定性对风险值计算的影响,以及风险值对风险源分级的敏感性。采用蒙特卡洛模拟法,对全国范围内10 km×10 km的栅格进行逐一分析。在每个栅格的模拟过程中,首先设定数据分析的不确定性,然后按照风险源等级划分的频数统计设定风险源分级模拟值的概率分布,利用全国综合生态风险评价的基本公式,对栅格的风险值进行模拟;同时,利用Spearman秩相关系数求解风险值对风险源分级的敏感性,通过方差贡献求得模拟风险值对所有风险源的敏感性结构。设定50%和25%两个水平分别表征高不确定性和低不确定性,模拟次数设置为104次,结果显示：1）模拟风险的平均值与风险计算值接近,两者之比多数介于0.95-1.05之间,但不同风险分区的性质会存在差异;2）风险最大模拟值普遍高于风险计算值,但除青藏区外多数风险最大模拟值与风险计算值的比例仍集中在1.0-1.5之间;3）全国范围内,风险最敏感的3个主要风险源为干旱、洪涝以及滑坡和泥石流。

岩质边坡稳定影响因子分层敏感性分析及权重确定

通过大型有限元分析软件ADINA,计算边坡在不同情况下的安全系数,将部分评价因子敏感性分别进行了分层比较分析,进而得出该因子对边坡稳定性的影响程度,赋予一定比值,提出一种权重确定方法,该方法相对客观地反映了在不同位置下部分因子对边坡安全的重要性以及同一位置下不同因子对边坡安全的影响大小。