水文系统不确定性分析.ppt
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水文系统不确定性 研究的理论与方法 国际地圈生物圈计划(IGBP)核心项目 水文循环的生物圈方面(BAHC) 21世纪国际水文科学协会(IAHS)提出的新前沿课题 PUBs(Prediction of Ungaged Basins) 水文不确定性理论 概率与统计 (基石:概率分布) 随机微分方程系统模拟 统计分析 模糊数学 (模糊集及其隶属度关系) 模糊微分方程 模式识别与评判 灰色系统理论方法(灰集与差异信息) 灰数的运算法则 区间微分动力学模拟方法 其它 水文不确定性研究内容 水文不确定性量度的随机理论与灰色系统方法 水文系统输入不确定性的识别 水文循环系统不确定性的识别 变化环境下的水循环系统不确定性模拟与应用 技术难点 水文系统中不同来源(资料不全、缺乏第一原理)和不同性质(随机、模糊) 的不确定性综合分析; 由于不确定性引起对系统行为特征与规律的非惟一、模型非惟一的区间集量化方法; 水文系统不确定性分析和水文动力过程的结合 复杂层次系统的多级关联评估理论与方法。 十余年来,一直坚持系统水文学领域的 - 不确定基础体系(初步理论)的研究 - 不确定量化方法的研究 例如,通过基本集合/参数关系研究,建立了系统随机性、模糊性与信息不足(灰色特性)之间的联系与差异。 通过水文不确定性体系的研究 认识水文尺度问题-水文信息量-水文不确定 (区间变化)的内在关系。 识别不确定性的源 系统观测/信息缺乏或不充分 例如,典型的PUBs问题 水文系统(不同尺度特性)的验前知识(第一原理)不充分 例如,随着水文尺度增加,水文中长期预报的不确定性会增加 不确定性的表现结果- 区间灰数 (water availability) (Output) (water demand) (population) (socio-economics) 一类典型的灰区间模型方程 A Grey System Model (GSM) 式中: - 灰模型参数, - 灰输入变量AGO, - 灰输出变量. 白化方程(确定性趋势部分) 半径方程(不确定性/风险变化部分) 第i 个参数/变量的不确定性 系统模拟的不确定性 Q ti 差异信息测度方法: 1. 从信息理论角度度量水文序列变异性 2. 直接依据水文观测计算,无需回归统计识别 其他的水文不确定性研究方法 水文系统相空间扩维的灰关联预报模型和因子关联预报方法 区域水环境和生态环境质量评价的多级关联评估理论与方法 水文水环境系统广义不确定性的区间风险分析方法 非线性ANN区间模拟方法 现行的灰色系统方法主要是以“累加生成GM(1,1)模型+ 关联分析”为基础的分析方法 本项目的系统水文学广义不确定性体系则是以水文系统/水文物理过程具体背景的不确定性分析,它既有确定性成 (水文过程知识)又有不确定性成分,X(?)= X0, ?X 出版专著多部 代表性专著: 夏军 著, 灰色系统水文学, 华中理工大学出版社, 2000.6. 夏军 著, 区域水环境及生态质量评价:多级关联评估理论与方法, 武汉水利电力大学出版社, 1999.6. 发表SCI、EI、ISTP收录论文12篇, 国内外核心刊物发表相关论文50多篇, 其中,代表性的杂志有: Journal of Environmental Management Hydrological Science Journal Water International 水科学进展 水利学报 Xia, J., G.H.Huang B.Brad, 1997, Combination of differented prediction approach and interval analysis for the prediction of weat
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