Umerjanje delno distribuiranih hidroloških modelov : doktorska disertacija
Calibration of semi-distributed hydrological models : doctoral dissertation

angleški
slovenski

2021

delno distribuirani hidrološki model   Disertacije   GaussLevenberg-Marquardt postopek (GLM)   Hidrologija   hidrološki modeli   hidrološki procesi   singularni razcep (SVD)   Tihonova regularizacija   učinkovitost umerjanja modela   vzporedno procesiranje

Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo

Doktorska disertacija obravnava področje hidrologije in hidroloških modelov. Hidrološki pojavi se oblikujejo v hidrološkem sistemu, ki ga določa narava in so v osnovi stohastični. Pojavi so enkratni, neponovljivi in spreminjajoči se v prostoru in času. Simuliramo jih s pomočjo različnih hidroloških modelov, s katerimi poskušamo integrirati kompleksne procese, ki jih ponazarjajo zvezne funkcije. V preteklosti so bili razviti različni modeli, ki simulirajo različne hidrološke procese. Vendar so neskladja med simuliranimi in merjenimi vrednostmi še vedno velika in predstavljajo izziv mnogim raziskovalcem. Modeli vsebujejo veliko parametrov, ki jih je nemogoče neposredno izmeriti. Vrednosti večine teh parametrov so določene v postopku umerjanja, ki pogojuje učinkovitost takšnih modelov. Postopek umerjanja modela je obremenjen s pomanjkanjem podatkov in poenostavitvami, s katerimi rešujemo matematični model. Omenjene obremenitve povzročajo šume oziroma odstopanja med rezultati izračuna, ki nam jih poda model, in meritvami, ki smo jih pridobili v naravi. V postopku umerjanja modela poskušamo določiti parametre, ki jih vsebujejo posamezne funkcije, tako da so razlike med izračunom in meritvami čim manjše. Doktorska disertacija predstavlja uporabo izboljšanega postopka Gaussa-Levenberga-Marquardta (GLM) v kombinaciji s singularnim razcepom (SVD) in regularizacijo po metodi Tihonova. S takšnim postopkom izboljšamo umerjanja hidrološkega modela. Postopek se je preskušal na prosto dostopnem hidrološkem modelu z uporabo sintetičnih podatkov in na realnih modelih porečja Savinje v Sloveniji in reke Bosne v Bosni in Hercegovini. Na podlagi več kazalcev učinkovitosti umerjanja modela je bilo ugotovljeno, da postopek GLM v kombinaciji s SVD in Tihonovo regularizacijo zagotavlja učinkovito ujemanje zgodovine sintetičnega modela in skoraj popolno umerjanje parametrov. S pomočjo Tihonove regularizacije parametrov se je izdatno izboljšalo umerjanje modela in dosegla minimalna varianca napak. Poleg tega je bilo s primerjavo rezultatov predlaganega postopka z rezultati globalnih evolucijskih postopkov umerjanja ugotovljeno, da je samo umerjanje s kombiniranim postopkom GLM popolnoma simuliralo nizke pretoke. Ne nazadnje je bil šum pri rezultatih izračuna pri kombinirani metodi GLM z regularizacijo Tihonova praktično enak v postopku umerjanja in validaciji. To kaže, da je v rezultatih ostal le računski šum.

30.04.2021