基于介质模型Morris法和Sobol法的农业常用药剂环境敏感性分析

四级多介质模型的敏感性分析是生态毒理学的重要研究方法之一。为了系统性研究该分析方法,选用Morris法和Sobol法对两种农业常用药剂(抗生素磺胺甲嘧啶和四环素)进行研究,并对10种影响参数的敏感性进行了分析。结果表明:不同物质的参数敏感性有差异;Morris法可得到定性结果,Sobol法可得到定量结果,但两者参数排序结果相近;Morris法对计算资源需求更少,计算耗时短,结果输出快,而Sobol法需优化计算次数,计算过程相对复杂。目前多数的研究采用局部敏感性分析方法,但可能会造成结果的不准确性。在无法判断模型是否为线性时,应优先使用全局敏感性分析方法。

基于Morris法分析的液压参数对互联悬架的影响

针对液压参数对液压互联悬架输出响应影响强度大小的问题,在Matlab中建立了液压互联悬架半车侧倾耦合频域模型,根据系统的传递函数和路面输入得到了垂直和侧倾输出加速度谱密度并将其与传统悬架进行对比,分析对比结果.采用Morris灵敏度分析方法计算得到各液压参数的灵敏度值并进行灵敏度排序.结果表明,由于在侧倾振动中液压油频繁地流进和流出蓄能器,蓄能器参数及与蓄能器连接的阻尼阀压力损失系数对侧倾振动模态有较大影响;与作动器上下腔连接的阻尼阀压力损失系数对垂直振动模态有较大影响,所得结果为进一步的悬架优化中设计变量的选取提供了理论依据.

基于Morris法的巷道围岩变形全局敏感性模拟分析

利用3DEC离散元数值模拟软件建立深部巷道围岩热力耦合模型,并结合Morris全局敏感性分析法,通过一次只改变一个参数的取值方法轮流计算各参数的"基本影响",并根据其均值μ和方差σ的大小判断围岩热传导率、围岩比热容、巷道壁面热交换系数、洞内空气温度、围岩温度、线热膨胀系数等参数对围岩变形输出值的影响程度,以及与其他参数相互作用大小。模拟结果表明:线热膨胀系数、围岩温度和洞内空气温度对巷道变形的影响最为敏感;围岩热传导率、围岩比热容、巷道壁面热交换系数对巷道变形的影响较为不敏感;各参数对变形输出值影响时,线热膨胀系数与其他参数相互作用最大,并且某个参数与其他参数间相互作用越大,其对变形输出值的影响不一定也大;在所选取的3个位置,对热力学参数敏感性大小顺序依次为顶帮、底帮、两帮。

基于Morris法的供水管网全局灵敏度分析

灵敏度分析定性或定量评估输入参数的不确定性对模型输出结果的影响,可辅助基于供水管网模型进行的分析和设计。为提高识别管网模型中关键参数的效率,提出采用Morris法进行全局灵敏度分析。将Morris法用于分析纽约隧道问题,并对Morris法和Sobol’法进行详细对比,结果表明:与Sobol’法相比,Morris法精度稍差,但其计算量远小于Sobol’法。最后,对管网模型全局灵敏度分析方法的选择提出建议。

基于Morris法的HBV模型参数敏感性分析

随着社会的发展和科技的进步,基于计算机运算的水文模型越来越多地应用于各个流域。为了提高水文模型的预测精度,选择误差平均值、均方根误差、相关系数、转换后的均方根误差和流量历时曲线斜率为目标函数,以绥芬河流域2009~2012年的降水径流资料为基础,通过Morris方法运行HBV模型,分析不同目标函数下参数敏感度指数的值及置信区间收敛情况,发现不同目标函数下参数的敏感性有差异,参数越敏感,达到收敛需要的样本数越多。

基于Morris与正交试验的SWMM模型参数敏感性分析

为研究暴雨洪水模型中参数对模拟结果的影响,提高模型预测的精确性,以宁波市慈城新城为研究区域,基于SWMM模型,模拟了不同重现期及3种单峰雨型的设计降雨,利用修正Morris法和正交试验设计法对比分析了研究区内6个水文参数的局部与全局敏感性及变化趋势。结果表明:研究区流域径流系数的敏感参数为MaxRate、N-Perv和MinRate,三者具有高度显著影响,且敏感性随着降雨重现期的增加而减弱。同一重现期降雨下,雨峰位置不同导致参数敏感性变化规律有所不同。针对后峰雨型,Dstore-Imperv、Dstore-Perv和N-Imperv敏感性随重现期的增加而增强;前峰雨型和对称雨型反之。两种方法均能识别模型主要敏感参数,正交试验设计法更能定量描述参数影响的显著性水平。

基于Morris筛选法的河水污染物混合长度相关参数敏感性分析

运用局部敏感性分析以及全局敏感性分析,分析了武南河二维水质预测MIKE 21模型的污染物排放浓度、降解系数、河流本底浓度以及河流流量等输入参数对混合长度预测结果的影响,并得到了不同参数的敏感性等级。采用扰动分析法进行局部敏感性分析后,用Morris筛选法对于局部敏感性分析中敏感性较小的参数数值进行不同组合后进行全局敏感性分析。全局敏感性分析结果表明,组合后各参数均为灵敏参数,且降解系数、污染物排放浓度以及河流流量在各个组合中表现出的敏感性均明显大于其参数相应变化率下的局部敏感性。通过对参数敏感性的探究,判断污染物混合区域的变化趋势,可为当地环境管理部门治理水环境提供理论支撑与指导。

基于Morris法的单裂隙岩体温度场参数灵敏度分析

通过数值模拟(3DEC)的方法,建立深部单裂隙岩体水流-传热模型,再结合Morris全局敏感性分析法,通过一次只改变一个参数的取值方法轮流计算各参数的"基本影响",并计算它们的均值μ和方差σ,根据μ和σ的大小判断各参数对模型温度值输出影响情况,并分析μ和σ的时空变化规律。结果表明:裂隙开度(b)、水岩热交换系数(h)、岩体热传导率(K^T)、岩体比热容(C_s)、流体比热容(C_f)对模型温度值的输出影响较大,且岩体热传导率(K^T)、岩体比热容(C_s)、裂隙开度(b)与其他参数产生较大的相互作用;μ和σ随着时间步的增加大致可以分为3个阶段,即快速增加阶段、缓慢增加阶段和稳定阶段;沿着裂隙流体流动方向与裂隙法向方向,各参数的μ和σ呈现减小的趋势;岩体比热容(C_s)对温度值的影响是正作用关系,裂隙开度(b)、流体比热容(C_f)是负作用关系,水岩热交换系数(h)、流体速度(u)、岩体热传导率(K^T)根据位置不同,既有正作用关系,又有负作用关系。

基于Morris与Sobol法的SWMM模型参数敏感性分析

SWMM模型作为城市雨洪模型已经被广泛应用于城市的雨洪模拟。为提高参数的优化效率,采用局部修正Morris筛选法与全局Sobol法对研究区8项参数进行敏感度分析,结果表明:N-imperv和Des-imperv被修正Morris筛选法和Sobol法同时识别为敏感参数,但修正Morris筛选法对于敏感参数的识别有限,在全局中敏感的剩余参数识别为不敏感参数。综合考虑,共确定研究区敏感的参数6项。局部Morris法在一些问题上,不能作为单独衡量研究区参数敏感性的唯一方法,应当综合考虑。

基于Morris筛选法的SWMM参数敏感性分析

以徐州市某一住宅小区为例,选用修正的Morris筛选法,利用(storm water management model)模型中11个参数为变量,研究参数的变化对径流系数及洪峰流量的影响。研究结果显示,不渗透性/%(imperv)、最小渗入速率(minrate)、漫流宽度(width)的变化对径流系数影响较大;漫流宽度(width)、不渗透性/%(imperv)、渗透性粗糙系数(N perv)对洪峰流量影响较大。研究结果可为SWMM模型参数的取值提供参考。

基于Morris、Sobol和EFAST的LID设施模型参数全局敏感性分析

SWMM低影响开发模块可模拟暴雨情景下LID设施的水文效应,已在我国城市雨洪管理中得到广泛应用。研究以深圳市宝安区新桥河流域为例,选用Morris法、Sobol法和EFAST法分析了SWMM模型输出变量中的蒸发量、雨水下渗、地表径流量和峰值流量对4种LID设施(植被草沟、绿色屋顶、生物滞留池和透水铺装)模型参数的全局敏感性响应,并对比了3种方法的分析结果。研究表明:生物滞留池导水率对蒸发量、雨水下渗和地表径流量影响最显著,生物滞留池植物覆盖率和导水率对峰值流量影响最显著。Morris法、Sobol法和EFAST法计算的参数敏感性有较高的一致性。通过3种方法的对比分析,可有效地提高LID设施参数的敏感性分析的可靠性和准确性,从而为海绵城市优化设计提供技术支撑。

基于Morris的SWMM水质参数灵敏度分析与应用

基于SWMM水文与水质模型框架,对4种土地利用以及每种土地利用所包括的2个地表污染物累积参数和2个地表污染物冲刷参数等共17个参数进行敏感性分析,采用Morris分类筛选法对敏感性参数进行识别与筛选,并进行模拟结果与实测结果的相关性分析,得出研究区域的不敏感系数与高灵敏度系数,以便提高模拟精度。

基于Morris的InVEST模型淡水模块参数敏感性分析

选取InVEST模型淡水模块为研究对象,利用Morris法对淡水模块中产水、水土保持、水质净化3种功能评估进行各参数的敏感性分析.结果表明:年降水量、年潜在蒸散量、植被蒸散系数是影响产水功能的3个重要参数;降水侵蚀力、土壤可蚀性是影响水土保持功能的2个重要参数;营养物去除系数、降水量、校准参数是影响水质净化功能的3个重要参数,该研究可以明晰InVEST模型不确定性,为模型应用与改进提供科学参考.

基于修正Morris筛选的软刚臂单点系泊装置主尺度参数局部敏感性研究

软刚臂单点系泊装置作为典型的大型多体运动结构,设计中考虑的变量众多,其主尺度的确定是设计中的难题。通过Morris筛选法的敏感性分析,采用扰动分析的方式(固定步长5%,扰动范围±25%),以设计中着重关注的最大水平系泊力和水平系泊位移为考察对象,考虑系泊浮体的定常力、高频力和二阶波漂力,建立软刚臂单点系泊理想力学模型,并进行参数局部敏感性分析,以更好地对模型参数的不确定性进行识别,为系统主尺度的设计提供决策依据。结果表明:对于具有13个自由度、8个主要设计变量的软刚臂型单点系泊装置,模型参数中与最大水平系泊力和系泊位移的敏感性大小依次为系泊刚臂长度、系泊腿长度和压载力,设计中应优先考虑确定上述参数值。

盾构施工土体参数全局灵敏度分析

为准确研究地铁盾构施工引发地面沉降土体参数灵敏度,考虑地下水影响,以比奥固结理论为基础,考虑土体参数随有效应力的动态变化关系,建立地铁盾构施工引发地面沉降三维流固全耦合模型,以某地铁盾构隧道区间段为例,通过对比实测地面沉降量和计算沉降量验证模型的可靠性,在本次数值模拟计算的参数灵敏度分析中,采用生态模型中全局灵敏度分析法的Morris法。结果表明:地铁盾构施工引发的土体变形对变形模量、内摩擦角和重度最敏感,变形模量、内摩擦角和重度3个参数的灵敏度线性效应明显。

城市密集建成区暴雨洪水管理模型参数敏感性分析

为实现吴忠市暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)的高效率定,分别采用修正的莫里斯(Morris)法和互信息法,分析了洪峰流量和径流系数的模拟结果对SWMM的7个相关产流参数的局部和全局敏感性.2种方法均识别出不透水面-曼宁系数(IMP-N)和不透水区洼地蓄水深度(IMP-DS)为SWMM的主要敏感参数.洪峰流量对IMP-N和IMP-DS最敏感,径流系数对IMP-DS最敏感;参数的敏感性随降雨强度的增大先增大后减小,洪峰流量对IMP-DS和IMP-N的敏感性分别在3和10 a的降雨重现期达到最大值,径流系数对IMP-DS和IMP-N的敏感性分别在2和3 a的降雨重现期达最大值;敏感参数间的协同作用随降雨强度增大而减弱.结果表明,吴忠市中心城区的易涝区应优先考虑增加地表粗糙度与洼地蓄水深度.本成果可为以高不透水率为特征的其他城市密集建成区的削峰减排提供参考.

活性污泥3号模型全局敏感性分析

全局敏感性分析可用于确定影响活性污泥3号模型(ASM3)预测结果的关键参数,从而提高参数校准的精度和效率。为了获得ASM3全局敏感性分析结果,利用Sobol’s法对ASM3进行全局敏感性分析,确定了影响SNH4、CODT等关键预测结果的重要参数。同时,通过比较使用Morris筛选法和Sobol’s法获得的全局敏感性分析结果,发现当重复次数足够大时,Morris筛选法也是一种可用于ASM3参数优先级排序和参数固定化的可靠方法。

基于全局和局部方法的城市雨洪模型参数敏感性——以济南市主城区为例

开展模型参数敏感性分析是进行参数率定及提高模型模拟效果的重要前提。以山东省济南市主城区为研究对象,基于SWMM模型构建城市雨洪模型,从全局和局部角度分别采用GLUE方法与修正Morris筛选法,以流域出口流量数据为模型率定依据,对不同暴雨情景下SWMM模型中11个参数进行敏感性分析。结果表明:①GLUE方法筛选出河道糙率系数(RoughnessR)、衰减常数(Decay Constant)、不透水区洼蓄量(S-Imperv)为敏感参数;②采用修正Morris筛选法时,不同暴雨情景下各参数对径流总量的影响大致相同,对洪峰流量影响不尽相同,对径流总量表现出中高敏感性的参数有河道糙率系数、排干时间(Drying Time)、衰减常数、最大入渗率(MaxRate)、最小入渗率(MinRate)、透水区洼蓄量(S-Perv)、管道糙率系数(RoughnessP),对洪峰流量表现出中高敏感性的参数有河道糙率系数、衰减常数、透水区曼宁系数(N-Perv);③两种方法均可准确识别SWMM模型参数敏感性,均显示河道糙率系数与衰减常数对模拟结果的影响较为显著,具体区别在于GLUE方法可考虑参数间相互作用,判断参数是否为敏感参数,而修正Morris筛选法可对参数敏感性进行量化分级并排序。

基于分解协调法的梯级泵站优化模型局部敏感性分析

为了提高梯级泵站的运行效率,对其进行优化调度研究十分必要。以济南市玉符河卧虎山水库梯级泵站为例,基于分解协调法建立了能耗优化模型和日运行电费优化模型,利用修正的Morris筛选法对模型进行了局部敏感性分析。结果表明:对于能耗优化模型,能耗和单位流量(扬程)能耗随着瞬时流量、后池水位的增加和前池水位的降低而增加,参数的敏感性排序为瞬时流量、前池水位、后池水位;对于日运行电费模型,参数的敏感性排序为日调水量、高峰时段最小流量、低谷时段最大流量。在不超过机组承受能力和满足各种运行条件的情况下,高峰时段最小流量越小和低谷时段最大流量越大,日运行电费相对来说越小。研究为梯级泵站的优化调度提供了一定的参考和指导意义。

面向复杂情景的SWMM水质参数敏感性分析

为了研究多种降雨情景下不同下垫面类型的水质参数敏感性,采用修正Morris筛选法解析了SWMM的水质参数敏感性总体特征,阐明了不同降雨强度和下垫面类型对水质参数敏感性的影响程度,揭示了各水质指标的高敏感参数分异特征。结果表明:高敏感及敏感参数数量及敏感性随降雨强度增大而增加,暴雨条件下道路和绿地水质参数敏感性水平显著升高,而降雨峰现时间滞后会导致部分高敏感水质参数的敏感性降低,敏感性从高到低依次为径流指数、最大积累量、冲刷系数、速率常数、半饱和常数;下垫面类型对高敏感及敏感水质参数数量的影响程度高于降雨条件;屋顶的敏感性参数数量及其敏感性总体较大,主要受下垫面面积占比和透水性影响,农田氨氮的径流指数敏感性显著高于化学需氧量、总磷、总氮,与肥料水解及氨氮流失过程有关。