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。

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。

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。

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。

中国半湿润流域WRF-Hydro模型参数敏感性分析

为提高WRF-Hydro模型在中国半湿润流域的模拟预报精度,以半湿润的陈河流域为研究对象,选取了WRF-Hydro模型中土层厚度乘子、水箱模型指数、土层渗透系数、地表截留深乘子、地表糙率乘子和河道糙率乘子6个参数进行敏感性分析。通过数据模拟这6个参数在合理取值范围内的不同取值对洪水模拟及各评价指标的影响,定性分析了各参数的敏感性,并采用修正的Morris筛选法定量判断各参数的敏感性。结果表明:土层厚度乘子、土层渗透系数及河道曼宁糙率非常敏感,根据目标函数与典型洪水分析,建议分别在0.1~1.0、0.0~1.0、0.5~1.5内取值。

基于SRSM模型的变压器电气参数对绕组变形的敏感性分析

为深入研究变压器绕组变形类别、变形程度与绕组电气量的对应关系,从绕组电气量中挖掘出更多绕组信息,采用随机响应面法(SRSM)建立三绕组变压器绕组电气参数与结构参数的显式函数模型,为变压器电气参数对绕组变形的敏感性分析提供目标函数,并提出基于Morris-Sobol法的全局敏感性双层分析模型研究目标函数,确定各电气参数可以最灵敏反映的变形类型。第1层Morris法排除无关结构变量,提高敏感性分析的效率与精度;第2层Sobol法分析各电气参数对不同变形种类的敏感性。分析结果发现,电容参数对绕组径向形变的敏感性远高于电感参数。由此,将绕组电容变化视为检测绕组变形的重要判据,从而建立绕组测试电容变化率与等效变形量之间的联系,为基于电气参数检测绕组变形提供有效方案。

SWMM模型在城市暴雨洪水模拟中的参数敏感性分析

城市降雨径流管理模型SWMM模型采用离散化的空间参数来描述区域的水文变化特性,从物理意义上描述了城市雨洪过程.但众多不确定的参数影响了模型的应用效果,有必要对其参数进行敏感性分析.研究将SWMM模型应用于北京市大红门排水片区,采用2000—2003年3场独立场次洪水资料对模型进行率定与验证.在此基础上利用Morris筛选法定量分析了模型参数对模拟结果的影响.结果显示,模型能够较好的模拟大红门片区的暴雨洪水过程,径流量相对误差皆在20%之内.在上述参数中,模拟洪峰和相对误差都对N-Imperv(不透水区曼宁系数)、Imperv(不透水率)及Slope(坡度)较为敏感,相关系数对N-Imperv(不透水区曼宁系数)和Slope(坡度)较敏感.

基于Morris和Sobol的水文模型参数敏感性分析

敏感性分析有助于识别模型相对敏感的重要参数,降低参数维度,为模型参数优化与不确定性分析提供支撑。该文以三水源新安江模型为研究模型,汉江上游高滩流域为研究对象,选用Nash-Sutcliffe效率系数DC和水量平衡系数WB及其线性组合作为目标函数,联合运用Morris筛选法与Sobol方法分析了新安江模型所选13个参数的敏感性。结果表明:流域蒸散发折算系数KC、自由水蓄水容量SM、壤中流出流系数KI/地下水出流系数KG、壤中流消退系数CI、地下水消退系数CG和地表径流消退系数CS属于敏感参数,其中KC为高敏感参数;不同目标函数下模型参数的敏感性分析结果有所差异,水量平衡系数对于KC更加敏感,Nash-Sutcliffe效率系数对于SM、KI/KG、CI、CG、CS更加敏感;部分模型参数(如SM)的交互效应超过其自身敏感度,主要以两两参数组合的二阶敏感性为主,证明参数之间的相关性也是造成参数敏感性的重要原因。Morris筛选法减少敏感性分析的参数数量,Sobol方法准确刻画了模型参数的敏感性特征,两者结合提高了新安江模型参数敏感性分析的可靠性与准确性。

导弹尾罩分离运动不确定性分析

为了检验实际条件下导弹尾罩分离运动可能存在的风险,建立了基于凯恩方程的分离过程多体动力学模型与基于关键点-碰撞边界相对位置判断的碰撞检测模型,采用蒙特卡洛方法与Morris筛选法对输入参数存在随机偏差时尾罩分离运动受到的影响进行了不确定性分析,通过蒙特卡洛法得到了分离运动状态的散布特性,通过Morris筛选法得到了各输入变量的影响程度排序。研究结果表明:尾罩分离方案的可靠性较高,在输入参数存在偏差情况下也可满足安全性指标,各项输入参数中风干扰、推冲器的推力偏差对尾罩落点距离的影响相对较大,而导弹点火时尾罩的横向距离受风与出筒速度的影响相对较大。

HEC-HMS模型次洪模拟的参数敏感性分析及应用

采用修正的Morris筛选法对HEC-HMS模型进行参数敏感性分析,并对晋江流域1972-1979的实测数据进行参数率定及验证,建立晋江流域洪水模拟分布式模型。研究表明:模型的敏感性主要参数为CN、K、初损、流域滞时;单峰的洪水模型效率系数在0.8以上,峰现误差在3 h以内,多峰的洪水效率系数在0.6以下,显示HEC-HMS模型对晋江流域单峰洪水适应性很好。

ICM模型的水文参数局部灵敏度及其稳定性分析

将城市综合流域排水模型(ICM,Integrated Catchment Management Model)应用于武汉长江隧道及其周边区域,采用2013年7月的3场独立场次降雨资料对模型进行率定。在此基础上利用修正的Morris筛选法定量分析ICM模型中水文参数的局部灵敏度,并采用统计学方法分析各参数敏感度值的稳定性,为模型的参数率定提供参考。结果表明,对于径流系数,产流表面不透水率是敏感参数;对于流量峰值,产流表面不透水率为高敏感参数,汇水区面积,产流表面坡度和汇流参数为敏感参数。不同场次降雨模型的参数敏感度值具有较大差异性,初损对径流系数和流量峰值的输出影响最不稳定,表现在变异度最大,高达107.7%和244.95%,而管道长度和管道曼宁系数最稳定,变异系数都为0。

BTOPMC模型参数敏感性分析及应用

根据改进的Morris筛选法对BTOPMC模型进行参数敏感性分析,辨析出影响淮河流域史河上游黄泥庄水文站以上集水区径流模拟结果精度的主要参数因子:导水率衰退因子m、糙率系数n0、土壤脱水函数系数alpha。在16a的逐日模拟中,1982-1987年为模型率定期,2001-2010年为模型的验证期,模拟结果显示,径流总量比值在率定期和验证期都大于99%,Nash效率系数高于0.75,BTOPMC模型模拟结果良好。

VG模型参数对灌溉补给系数的敏感性分析

运用模型手段,计算灌溉补给系数时,VG模型中水力参数的不确定性严重影响了灌溉入渗补给系数的可靠性,且目前针对非均质岩土层入渗及其水力参数敏感性的研究较少。基于新疆伊犁霍城县原位试验场灌溉试验,运用HYDRUS-2D软件建立二维饱和-非饱和带水分运移数值模型,利用EFAST法和Morris筛选法分析了VG模型中水力参数对灌溉补给系数的敏感性,并分析比较两种方法的一致性。研究表明:当包气带岩性为均质结构时,θs(土壤的饱和含水率)及n(VG模型的形状参数)共同影响着灌溉补给系数。当包气带岩性处于上粗下细的结构时,θs对灌溉补给系数影响最大,即表明θs最为敏感,而且细颗粒θs相对于其他水力参数的耦合程度最大。n直接影响着土壤水分特征曲线的整体形状。同时EFAST法和Morris筛选法对参数敏感性分析结果呈现较高的相关性。由于VG模型中水力参数数量适中,EFAST法较Morris筛选法工作量合理,同时对模型参数敏感性分析更加贴近实际。研究成果对获取包气带水分运移模型参数有着重要意义。

降雨雨型和强度对SWMM模型参数局部灵敏度的影响分析

运用修正的Morris筛选法对暴雨雨洪管理模型中水文水动力模块部分参数进行局部灵敏度分析,并研究降雨雨型和降雨强度对参数灵敏度的影响。研究结果表明,汇水单元不透水面积百分率(pct-imperv)对总径流量和峰值流量的灵敏度最高;对于总径流量,单峰降雨条件下的汇水单元面积(area)的灵敏度明显高于多峰条件下的灵敏度值;雨型相同时,增加降雨强度,下垫面参数的灵敏度增加。

暴雨洪水管理模型参数敏感性分析

暴雨洪水管理模型(SWMM)是研究城市洪涝问题的有效手段之一,其敏感参数取值不仅影响模型参数率定效率,还影响模型预测的精确性。为了准确辨识敏感参数,本文从局部和全局的角度,分别采用修正Morris筛选法和互信息法对参数进行敏感性分析。研究结果表明:洪峰流量和径流系数的敏感参数均为透水区曼宁系数和最小入渗率。本文选用的修正Morris筛选法和互信息法都可以识别出主要敏感参数,但前者对于敏感参数的识别能力有限,后者识别效率较低,建议在需要快速辨识模型主要敏感参数时采用修正Morris筛选法,进一步识别模型其他敏感等级参数时结合互信息法。

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。

物理性分布式水文模型参数灵敏度分析在Bukuro流域的应用

以日本Bukuro流域为例,运用Morris筛选法结合误差评价基准,对自主构建的径流-融雪耦合分布式水文模型中物理参数进行灵敏度分析.结果表明:影响降水-径流过程的土壤参数灵敏度由大至小依次为土壤垂直剖面第一层层厚、横向透水系数、垂向渗透系数、糙率;影响融雪过程的融雪参数灵敏度由大至小依次为容积传输系数、温度修正系数、积雪层表面漫反射因数;土壤垂直剖面第一层参数主要影响径流量的计算值,而土壤第二层参数值会影响模拟结果与观测值之间的时间差.本研究方法可为物理性分布式水文模型构建、验证及其在中小尺度流域应用中的参数率定提供借鉴.

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。