Tối ưu hóa toàn cục hiệu quả và hiệu suất cao cho các mô hình mưa - chảy
Tóm tắt
Việc áp dụng thành công mô hình mưa - chảy (CRR) dựa trên khái niệm phụ thuộc vào mức độ chính xác trong việc hiệu chỉnh mô hình. Mặc dù mô hình CRR rất phổ biến, nhưng các báo cáo trong tài liệu cho thấy rằng thường khó, nếu không muốn nói là không thể, để có được các giá trị tối ưu duy nhất cho các tham số của chúng bằng các phương pháp hiệu chỉnh tự động. Trừ khi có thể tìm thấy tập hợp tham số tốt nhất liên quan đến một bộ dữ liệu hiệu chỉnh nhất định, thì việc xác định độ nhạy của các ước lượng tham số (và do đó, dự đoán của mô hình) đối với các yếu tố như sai số dữ liệu đầu vào và đầu ra, sai số mô hình, số lượng và chất lượng dữ liệu, hàm mục tiêu được sử dụng, và những yếu tố khác sẽ rất khó khăn. Kết quả được trình bày rõ ràng xác định bản chất của vấn đề tối ưu nhiều giai đoạn đối với mô hình CRR nghiên cứu SIXPAR. Những kết quả này cho thấy gì rằng vấn đề tối ưu hóa mô hình CRR khó khăn hơn rất nhiều so với những gì đã được nghĩ trước đây và rằng các quy trình tìm kiếm địa phương hiện đang được sử dụng có khả năng rất thấp trong việc tìm thấy các tập hợp tham số tối ưu. Tiếp theo, hiệu suất của ba quy trình tìm kiếm toàn cục hiện có được đánh giá trên mô hình SIXPAR. Cuối cùng, một quy trình tối ưu hóa toàn cục mới mạnh mẽ được trình bày, được gọi là phương pháp phát triển phức hợp xáo trộn (SCE-UA), đã có khả năng xác định nhất quán điểm tối ưu toàn cục của mô hình SIXPAR, và dường như có khả năng giải quyết hiệu quả và hiệu suất cao vấn đề tối ưu hóa mô hình CRR.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Brazil L. E. Multilevel calibration strategy for complex hydrologic simulation models Ph.D. dissertation Dep. of Civ. Eng. Colo. State Univ. Fort Collins 1988.
Brazil L. E., 1981, Water and Related Land Resource Systems, 457
Brazil L. E. W. F.Krajewski Optimization of complex hydrologic models using random search methodsEngineering Hydrology ConferenceHydraul. Div. Am. Soc. Civ. Eng.Williamsburg Va.Aug. 3–7 1987.
Burnash R. J. E. R. L.Ferral R. A.McGuire A generalized streamflow simulation system reportJoint Fed.‐State River Forecast Center Sacramento Calif. 1973.
Chapman T. G. Optimization of a rainfall‐runoff model for an ar/d zone catchment UNESCO Publ. 96 126–143 U. N. Educ. Sci. and Cult. Organ. Wallington N. Z. 1970.
Crawford N. H. R. K.Linsley Digital simulation in Hydrology: Stanford watershed model IVTech. Rep. 39Dept. of Civ. Eng. Stanford Univ. Stanford Calif. 1966.
Dawdy D. R., 1965, Mathematical models of catchment behavior, J. Hydraul. Div. Am. Soc. Civ. Eng., 91, 113
Duan Q. A global optimization strategy for efficient and effective calibration of hydrologic models Ph.D. thesis Dep. of Hydrol. and Water Resour. Univ. of Ariz. Tucson 1991.
Duan Q., 1992, A shuffled complex evolution approach for effective and efficient global minimization, J. Optim. Theory Appl.
Gupta V. K. Calibration of conceptual rainfall‐runoff models: Problems caused by model structure M.S. thesis Syst. Eng. Dep. Case Western Reserve Univ. Cleveland Ohio 1982.
Holland J. H., 1975, Adaptation in Natural and Artificial Systems
Ibbitt R. P. Systematic parameter fitting for conceptual models of catchment hydrology Ph.D. dissertation Imp. Coll. of Sci. and Technol. Univ. of London London England 1970.
Larimore W. E. Applications of the maximum likelihood parameter identification to hydrologic forecastingRep. TR‐1480‐3The Analytic Sciences Corporation Reading Mass. 1981.
Masri S. F. G. A.Bekey F. B.Safford An adaptive random search method for identification of large‐scale nonlinear systems Identif. Syst. Parameter Estim. Proc. IFAC Symp. 4th 1976 246–255 1978.
Monro J. C. Direct search optimization in mathematical modeling and a watershed model applicationTech. Memo NWS HYDRO‐12Natl. Oceanic and Atmos. Admin. U.S. Dep. of Commerce Silver Spring Md. 1971.
Rinnooy Kan A. H. G., 1989, New Methods in Optimization and Their Industrial Uses
Sorooshian S. Considerations of stochastic properties in parameter estimation of hydrologic rainfall‐runoff models Ph.D. dissertation Univ. of Calif. Los Angeles 1978.