[发明专利]一种基于后验分布的糙率分区率定方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于后验分布的糙率分区率定方法及系统，所述方法包括：步骤1：将目标水体划分为k个子区域；步骤2：确定目标水体的糙率取值范围；步骤3：将确定的糙率取值范围均分为n个区间，在各个子区域内同时抽取若干个糙率组合；步骤4：选择目标似然函数进行归一化计算，得到各个子区域的似然值；步骤5：分别计算每个子区域的似然值在各个子区间上的概率，得到每个子区域的糙率后验分布；步骤6：在用各个子区域的糙率后验分布代替各个子区域的糙率均匀分布的前提下，重复步骤3至5进行迭代一次；步骤7：得到各个子区域的最大似然值概率以及与其对应的各个子区域的糙率最优取值。本发明能够提高糙率分区率定精度。

技术领域

本发明涉及一种基于后验分布的糙率分区率定方法及系统，属于水环境数学模型参数估计与分析技术领域。

背景技术

在大型水体(如河流、湖泊、水库等)的建模过程中，由于水体的物理化学性质存在较大的空间差异性，因此将一套参数应用到整个水体空间中难免存在模拟结果不能兼顾所有区域的水环境现状的窘境，即出现在某一区域的模拟误差较小而在另一区域的模拟误差较大的情形，所以参数分区设置对提高模型精度尤为重要。

目前对大型水体进行水动力模拟时分区设置参数已经成为共识，而其中最常见的参数是水体底部的粗糙程度，即糙率，它对水动力模拟结果尤其是对水位的影响很大。现有技术中对大型河道的糙率分区设置较为普遍，但常见做法是在不同河段根据模拟误差一步步减小糙率的取值范围，试错的时间成本和计算成本不可忽视，且受人的主观影响较大，在大型湖泊的糙率分区设置方面更是缺少系统化的率定方法。同时，糙率的取值范围和先验分布获取困难，尤其是糙率先验分布一般取均匀分布，将其应用到充满着不确定性和随机性的大型水体中更是缺乏科学性和合理性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于后验分布的糙率分区率定方法及系统，能够提高糙率分区率定精度。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种基于后验分布的糙率分区率定方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：根据水质类别和植被分布将目标水体划分为A1、A2、···、Ak共k个子区域(k1)；

步骤2：确定目标水体的糙率取值范围，且使各个子区域的糙率先验分布采用糙率均匀分布；

步骤3：将步骤2确定的糙率取值范围均分为n个区间，各个子区域分别从每个区间内根据糙率均匀分布取1个糙率值，即各个子区域分别抽取并得到n个糙率值；

分别从A2、···、Ak子区域中随机选择1个糙率值与A1子区域的第1个糙率值进行组合，分别从A2、···、Ak子区域中随机选择1个糙率值与A1子区域的第2个糙率值进行组合，以此类推，直至分别从A2、···、Ak子区域中随机选择1个糙率值与A1子区域的第n个糙率值进行组合，从而使得A1子区域具有n个糙率组合；

分别从A1、A3、···、Ak子区域中随机选择1个糙率值与A2子区域的第1个糙率值进行组合，分别从A1、A3、···、Ak子区域中随机选择1个糙率值与A2子区域的第2个糙率值进行组合，以此类推，直至分别从A1、A3、···、Ak子区域中随机选择1个糙率值与A2子区域的第n个糙率值进行组合，从而使得A2子区域具有n个糙率组合；

以此类推，直至分别从A1、A2、···、Ak-1子区域中随机选择1个糙率值与Ak子区域的第1个糙率值进行组合，分别从A1、A2、···、Ak-1子区域中随机选择1个糙率值与Ak子区域的第2个糙率值进行组合，以此类推，直至分别从A1、A2、···、Ak-1子区域中随机选择1个糙率值与Ak子区域的第n个糙率值进行组合，从而使得Ak子区域具有n个糙率组合；因而各个子区域均具有n个糙率组合，从而构成目标水体的糙率空间分布；

在各个子区域内同时抽取若干个糙率组合；