分布式降雨径流模型率定的多目标分析方法

利用多目标方法,对自主研制的具有物理基础的分布式降雨径流模型进行了参数的多目标分析和模型有效性探讨.通过对参数的敏感性分析,确定糙率系数和土壤饱和水力传导率为率定的主要参数,选择效率系数、模拟洪峰的相对误差和洪峰达到时间的绝对误差为目标函数.在模型率定过程中,首先利用多目标最优化方法获得模型参数的非劣解集,然后又利用离散型协调规划从非劣解集中选出满意的模型参数,最后通过对非劣解集模拟的过程线的范围及形状的分析,对模型的有效性进行了评价.研究结果表明,多目标模型率定方法综合考虑了水文过程的各种要素,获得的满意解优于传统的单目标优选结果,非劣解集的聚合程度及模拟的过程线的范围能够反映模型的有效性.

基于全球陆面数据同化系统蒸散量的GSAC模型率定

在识别缺资料流域水文模型参数时,目前常采用的区域化方法存在相似流域间降雨径流关系差别较大、模型参数与流域属性间的相关性不明显、在大范围缺资料地区难于选取参考流域等问题。本文从全球陆面数据同化系统(GLDAS)获取流域蒸散量数据,提出利用GLDAS蒸散量率定GSAC模型的方法。首先,通过合并网格建立GSAC模型模拟的蒸散量与GLDAS蒸散量在时间和空间方面的对应关系;其次,基于纳什效率系数的定义构建了一个模型率定指标,以评价GSAC模型模拟的蒸散量对GLDAS蒸散量的拟合效果;最后,依据GLDAS蒸散量与GSAC模型模拟蒸散量之间的拟合关系率定GSAC模型。呼兰河流域应用结果表明,GLDAS提供的蒸散量能够较好反映流域实际蒸散量的变化情况,为率定GSAC模型提供了一种有效的输入数据;在率定期与验证期,利用GLDAS蒸散量率定的GSAC模型对流量模拟的纳什效率系数分别为0.81和0.77,与利用流量数据率定的GSAC模型模拟结果相近。

带有时变杠杆效应的随机波动率模型参数估计及其应用

为了更好地捕捉金融时间序列中杠杆效应的时变非对称性,本文基于线性样条思想,提出一种带有时变杠杆效应的半参数随机波动率模型,并利用贝叶斯MCMC方法对所提模型中的参数进行了估计.模拟研究表明贝叶斯MCMC方法在所提模型的参数估计方面有着良好的有限样本表现.最后利用本文所提出的带有时变杠杆效应的半参数随机波动率模型对2000年1月4日至2020年8月18日的上证综合指数和深证成份指数日收益数据进行了实证分析,结果表明利用本文所提出的模型拟合这两组实例数据是合理的.

无模型隐含波动率的信息含量与定价能力——基于上证50ETF期权的实证研究

本文从上证50ETF期权价格中提取无模型隐含波动率并检验其信息含量,基于随机折现因子理论推导波动率风险的系统性与正负性判定公式,从波动率风险溢酬和相关性两方面验证波动率是否为系统性风险,进而基于A股市场的个股数据检验波动率风险在股票截面收益上的定价能力。研究结果表明:无模型隐含波动率包含BS隐含波动率中的所有信息和历史波动率中的大部分信息,是未来已实现波动率的有效估计;市场波动率为系统性风险因子且存在显著为负的风险溢酬;组合分析表明,对市场波动率暴露较大的股票组合在未来的收益较低,且暴露最大与最小股票组合的收益率之差显著为负,该结论在控制经典风险因子和改变交易策略之后依然稳健;Fama-MacBeth两步法结果表明波动率风险被定价且风险价格显著为负。

基于优化烦恼率模型的木楼盖振动舒适度研究

木材因特性优良而广泛应用于房屋结构、轻质人行桥等领域。相比于其他建筑材料楼盖,木楼盖更易受人行荷载影响而产生过度振动和舒适度问题。为更好评价木楼盖的人致振动舒适度,本文提出一种基于烦恼率优化模型的木楼盖振动舒适度定量评价方法。首先构建一维卷积神经网络对木楼盖的峰值加速度进行精准预测。然后在此基础上,利用幂级数多项式改进隶属度函数,构建烦恼率优化模型并用于舒适度定量评价,可弥补传统木结构舒适度评价方法的不足。

变开度岩体裂隙多相渗流实验与有效渗透率模型

岩体裂隙的有效渗透率是描述岩体非饱和或多相渗流的关键参数,而裂隙开度是影响有效渗透率的重要因素.通过自主研发的粗糙裂隙多相渗流可视化实验平台,针对天然岩体裂隙复制而成的裂隙模型开展变开度条件下的多相渗流可视化实验,研究开度变化对多相渗流流动结构以及有效渗透率的影响.研究表明:非湿润相流体运动通道,在低流量比条件下呈现出气泡流流动结构,而在高流量比条件下呈现较为稳定的通道流流动结构.随着开度的增加,非湿润相流动通道的分支变少、等效宽度增加,两相流体的有效渗透率均增大,流动结构趋于稳定.可视化结果还阐明了柱塞流流动结构下,两相流体交替占据裂隙空间的竞争机制:当非湿润相流体通道由连续转变为不连续时,裂隙进出口压差显著增加;反之,当该通道由不连续转变为连续时,压差显著减小.最后,基于分形理论以及渗透率统计建模方法,建立了考虑开度效应的岩体裂隙多相渗流有效渗透率理论模型,并通过实验测定的有效渗透率数据验证了该模型的正确性与有效性.

农田干缩裂隙形态特征及其裂隙率预测模型研究

农田干燥收缩产生的裂隙影响土壤水力-物理结构特征,并为农田灌溉水或污染物运移产生优先通道。为揭示农田裂隙形态和基质收缩等演化特征,并对土壤裂隙率进行预测,基于室内土壤收缩及裂隙发育模拟试验,采用图像处理及形态学算法分析了裂隙几何特征,选取非侵入性局部收缩分析方法量化基质域收缩特性;根据脱湿过程中土壤孔隙由基质域向沉降域和裂隙域中的转换机理,结合收缩特征曲线VG-PENG模型、收缩几何因子Logistic函数2个子模型,提出土壤裂隙率预测模型,并对不同厚度土壤试样的裂隙率进行验证。结果表明,厚度在土壤开裂过程中对裂隙形态影响显著,表现为随着土壤厚度加大,土壤表面大裂隙宽度总体加大,且裂隙骨架密度减小,土壤收缩开裂进程放缓;土壤在干燥过程中,基质收缩呈现非均匀特征,并向块区型芯聚集,裂隙边壁区域呈现出局部集中变形区,且收缩量随土壤厚度增加而增大。裂隙率预测模型结合土壤收缩非均匀性特征,从土壤物理角度预测了裂隙率关于含水率的演化过程,有效模拟了裂隙率随含水率演化规律(模型决定系数R2>0.91)。模型弥补了以往裂隙模型未考虑收缩各向异性的不足,可为裂隙流模型构建及其土壤基质水力特征提供参数基础,有助于制定膨缩土壤修复及水分管理方案。

基于孔边应力集中的页岩渗透率模型及应力敏感性评价

页岩储层油气主要储集于基质孔隙,考虑不同应力状态下孔隙周边的应力集中,采用复变函数与保角变换计算孔隙变形,建立基于孔边应力集中的渗透率模型,基于实验结果验证渗透率模型可靠性,分析页岩渗透率的应力敏感性。结果表明:基于孔边应力集中的渗透率模型可合理表征有效应力和孔隙压力对页岩渗透率的影响,孔隙压力增大能减弱页岩渗透率对有效应力变化的敏感性;不同方向的有效应力对页岩渗透率的影响具有显著差异,椭圆孔隙短轴方向应力对渗透率的影响较椭圆孔隙长轴方向应力高30%;常规模型(CB模型)未考虑椭圆孔隙的孔边应力集中,显著低估孔隙压力和水平有效应力变化对页岩渗透率的影响;在单轴应变的条件下,常规模型显著高估椭圆孔隙短轴方向应力和上覆岩层应力对页岩渗透率的影响,低估页岩渗透率达32%。该结果为分析压裂应力方向变化较大的储层渗透率提供依据。

中国波指隐含的波动率风险溢价研究:基于带跳随机波动率模型的实证分析

基于中国波动率指数(iVIX)和隐波动率的显式转换关系,利用上证50ETF价格和iVIX指数的联合数据,对带跳随机波动率模型(SVJ)进行了极大似然估计.此外,还研究了波动风险溢价(VRP)的经验特征以及VRP对市场收益的可预测性,研究表明,相比于经典的平方根设定,弹性值无约束的SVJ模型能够更好地描述市场收益率和波动率;VRP均值为负表示投资者总体表现为风险厌恶,尤其是在2015年股灾和2020年新冠疫情爆发期间;VRP具有稳定的市场收益率预测能力,在6个月时预测能力最显著.

基于改进烦恼率模型的人行桥振动舒适度研究

针对现行人行桥设计规范舒适性评价结果过于保守的问题,首先,基于随机步行荷载模型,经过时程分析得到结构的峰值加速度及行人实感的最大响应分布,通过研究二者之间的相关关系,定义了振动响应折减系数,并建议采用行人实感最大响应作为人行桥舒适度指标;其次,建立了基于改进隶属度函数的烦恼率模型,给出了不同使用环境下的烦恼率曲线;最后,提出考虑行人实感和改进烦恼率模型的人行桥振动舒适度评价方法,以荆州市某人行天桥为例,进行振动舒适度评价。研究表明:峰值加速度与行人实感响应具有显著的相关性,根据振动响应折减系数可建立对应关系;烦恼率拟合曲线与计算结果曲线的最大误差不超过3%,且变异系数取值不同带来的的影响不超过1%;与峰值加速度相比,考虑行人实感的烦恼率计算值与实测值更接近;该类结果对人行桥振动舒适度定量计算具有参考借鉴意义。

基于4/2随机波动率模型考虑错误定价和保费退还条款的DC型养老金计划的均衡投资策略

该文在均值-方差准则下,引入保费退还条款,研究了存在错误定价的DC型养老金的时间一致性投资组合问题.假设养老金计划管理者可以将养老金账户中的财富投资到由无风险资产,遵循4/2随机波动率模型的市场指数和一对错误定价的股票组成的金融市场中.在博弈论的框架下,利用随机控制方法,通过求解广义HJB方程系统分别得到了时间一致的均衡投资策略和均衡有效前沿的显性表达式.最后,通过一些数值模拟分析了风险厌恶系数,错误定价和保费退还条款对均衡策略和有效前沿的影响.

光伏电站电能采集系统的发电模型及参数率定

并网光伏电站等新能源发电站的上网电量,享受特殊上网电价,必须完全从指定的一次能源所生产。无论电站的规模大小和并网电压等级,其均应接入电网公司已建成的电能采集系统。并网光伏电站与电网可能存在复杂的电力电量交换和结算关系,因此,除了对其上网功率、电气量、电能量、电能质量的常规监视外,为防止计量差错和不当的发电行为,还必须增加其光伏发电特性和最大可能发电功率的监视,即建立全面、准确、经济、实用的光伏电站发电模型。文中建立了基于厂家可提供静态参数的光伏电池理论模型,并根据全站设备拓扑建立了全站的光伏发电模型,提出了基于历史数据的模型率定参数识别方法。通过实际投运的光伏电站的历史数据演算,证明了率定后的模型具有较高的精度。

基于DDgPCE方法和油色谱数据的变压器故障率模型

变压器作为电力系统中的重要元件之一,建立其精确的故障率模型是提高电力系统运维效率的前提条件。首先,基于变压器油中溶解气体数据,引入岭形隶属度函数将其状态划分阈值模糊化;其次,考虑不同情况下绝缘物质分解时产生气体类型的差异性,分析各气体产气速率之间的关联性,利用改进的熵权法分配各气体状态量的权重;然后,综合考虑变压器的健康状态和役龄,采用数据驱动的广义多项式混沌方法建立了变压器的故障率分布模型;最后,通过实例分析计算表明,本文所建立的故障率模型具备较高的精度,具有一定的工程应用价值。

汇率衍生品多因子定价模型

汇率是非常重要的宏观变量之一,在如今中国经济加速与世界融合的大背景下,汇率金融衍生品是兼顾投资、保值和规避风险等较为全面功能的交易品种。本文紧密联系当前国际上关于汇率随机模型研究的前沿理论,创新性地在仿射模型框架下提出将汇率和利率共同建模并引入汇率的随机波动率与跳跃,推导了本国零息债券价格的解析解、外国零息债券价格的解析解和基于傅里叶变换的汇率欧式期权价格的半解析解,这对于中国汇率衍生品定价的协调一致性与风险管理有着非常重要的意义。同时,使用最小化损失函数的方法进行参数校准,并利用蒙特卡洛模拟验证了方法的有效性,进而作为例子将其应用到人民币美元汇率期权的实证数据中,得到了参数校准的结果。

太湖流域水资源综合规划数模研究——水质模型的建立与率定

太湖流域水资源综合规划数模研究建立了一个覆盖全流域的,包括污染负荷模型、河网湖泊相耦合的水量水质模型的数字流域系统。该系统实现了流域的耦合求解,已在流域水资源规划中发挥了重要的作用。本文建立了流域水质模型,并在水量模型率定的基础上进行了水质模型的率定。率定结果与实测数据吻合较好,相对误差多在30%之内,一定程度上反映了太湖流域的水质概况。

气液固流化床气泡特性及气含率预测模型

气含率及气泡直径会直接影响流化床内的反应进程及传质效率,为更好地认识局部流动结构,径向气含率及气泡直径分布成为重点研究内容,特别是径向气含率预测模型的建立具有重要意义.已有平均气含率预测模型都有各自的适用范围,对不同实验体系的应用会表现出局限性.针对以上问题,本文结合电导探针测量法与流体仿真技术,以直径为100 mm和高度为1.5 m的气液固流化床为研究对象,系统地研究了在气相表观速度为0.014~0.283 m/s、液相表观速度为0.007~0.028 m/s、液相黏度为1~40 mPa·s、液相表面张力为0.053~0.072 N/m及固相体积分数为0~30%条件下径向气含率及气泡直径分布特征.结合本实验系统及相关研究数据,提出一种适用于气液固系统的平均气含率预测模型.基于此预测模型,进一步考虑气相表观速度及表面张力对径向气含率分布的影响,采用粒子群优化算法建立气液两相体系的径向气含率预测模型.结果表明:两相及三相体系平均气含率预测模型充分考虑了气液相表观速度、液相物性、固相物性及管径对平均气含率的影响,相比现有经典平均气含率预测模型,拓宽了适用范围并提高预测精度,其平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)分别为17.14%和18.36%,超出90%数据点的相对误差在±30%之内.径向气含率预测模型对靠近管道中心处的气含率预测更加准确,其MAPE可达到12.26%.以上预测模型的建立对理解管内全局及局部传质问题、流化床反应器设计都具有指导意义.

DNDC模型在华北平原冬小麦区的率定和验证

为了研究DNDC模型在华北平原典型作物-冬小麦的适用性,利用DNDC模型对冬小麦不同灌溉制度下小麦生长进行模拟和验证,并对模型精度进行评价。基于2015和2016年冬小麦生育期实测数据,建立了不同灌溉制度下冬小麦DNDC模型,分析了不同作物参数对冬小麦生育期的生物量和产量的敏感性排序,率定和验证了DNDC模型参数,并对模型精度进行了评价。结果表明,作物需水量对产量和地上部生物量的敏感性较大;不同灌溉制度下冬小麦生育期的土壤水分、地上部生物量以及产量的实测值与模拟值的各项评价指标均在可接受范围内,DNDC模型可以较好的模拟华北地区冬小麦生育期间的土壤含水量、地上部生物量和产量,对冬小麦的生产有一定的指导意义。

水文模型参数多目标优化率定及目标函数组合对优化结果的影响

针对水文模型多目标优化中目标函数组合难以合理构造与选取的难题,基于多目标智能优化算法的优化结果,提出了一种简便的不同目标组合优化结果性能比较方法,并以一种日径流预报模型为实例,构造了3组目标函数组合,采用经典多目标优化算法NSGA-II优化率定模型参数,在模型参数优化率定结果的基础上,应用作者提出的目标组合优化结果比较方法,分析了不同目标组合对模型参数优化结果性能的影响,并尝试找到一种能权衡各种目标性能的目标组合。结果表明,提出的目标组合优化结果比较方法可以有效分析与比较不同目标组合对优化结果的影响,能够为水文预报人员合理选取与构造目标组合提供科学的数量依据,具有良好的工程应用前景。

基于设备状态振动特征的比例故障率模型可靠性评估

基于概率统计的传统可靠性评估方法一般依赖于失效寿命数据。但失效寿命数据需要通过寿命试验和加速寿命试验获取,对于大量的实时工作设备采用这种方法是不适宜的。这种情况下,基于设备状态的性能退化数据能够提供可靠性评估的重要信息。在集成失效数据可靠性建模技术和基于设备状态的振动信号特征提取的基础上,提出设备状态振动特征的比例故障率模型可靠性评估的新方法。该方法可以把底层信息(如设备运行状态特征的方均根、峭度)与高层信息(如可靠性统计学)之间建立联系,适合设备运行可靠性参数的估计,并能够提供有效的可靠性评估,为设备以可靠性为中心的基于状态的预防维修提供技术支持。通过在铁路机车轮对轴承上的应用实例说明该方法的合理性和有效性。

长泄洪洞模型糙率修正方法研究

针对长泄洪洞在小比尺物理模型壁面糙率不相似问题进行理论分析和试验研究。通过合理的技术方案和手段在不改变泄洪洞位置与原河道相互关系的前提下,可以在小比尺物理模型上实现泄洪洞出口流速和流量的相似。研究表明,本方法适用于有压接无压和明流泄洪洞,很好的解决了在小比尺模型上长泄洪洞出口挑流水力特性及下游冲刷特性的模型相似性难题,实测结果与理论分析结果符合良好。