Kryteria estymacji parametrów konceptualnych modeli hydrologicznych relacji opad-odpływ

Laskowski, Norbert; Kurnatowski, Jacek promotor

Kryteria estymacji parametrów konceptualnych modeli hydrologicznych relacji opad-odpływ

dc.contributor.author	Laskowski, Norbert
dc.contributor.author	Kurnatowski, Jacek promotor
dc.contributor.organization	Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie. Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska	pl_PL
dc.contributor.organization	Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie. Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska	pl_Pl
dc.date.accessioned	2022-11-25T12:23:00Z
dc.date.available	2022-11-25T12:23:00Z
dc.date.issued	2022
dc.description.abstract	Pomimo upływu lat problem transformacji opadu w odpływ pozostaje nadal aktualny, o czym świadczą prace (Kurnatowski, 2017; Rodriguez-Rincon et al., 2015; Todini & Biondi, 2017; Chowdary et al., 2012) i wielu innych. Wraz z rozwojem technologii i technik numerycznych powstają nowe możliwości modelowania związku relacji opad-odpływ, wśród których wyróżnia się zaawansowane algorytmy matematyczne pozbawione fizycznego uzasadnienia bazujące na sztucznych sieciach neuronowych czy mechanistycznym modelowaniu opartym na danych (DBM) oraz rozbudowane matematyczne modele zlewni odzwierciedlające strukturę rzeczywistego systemu zlewni. Podstawowym elementem tych rozbudowanych modeli zlewni o rozproszonej strukturze (ang. distributed models) najczęściej są konceptualne modele zbiorników liniowych. Wnikliwa analiza w zakresie ich struktury, optymalizacji parametrów i uzyskanych niepewności pozostaje zatem aktualnym tematem rozważań hydrologów. W pracy analizie poddano pięć struktur konceptualnych liniowych modeli hydrologicznych relacji opad-odpływ: pojedynczy zbiornik liniowy, kaskada Nasha, model kaskady zbiorników zatopionych, model Diskina, model równoległych kaskad: Nasha i zbiorników zatopionych. Wyniki przeprowadzonych badań pozwalają stwierdzić, że wykorzystane w badaniach modele liniowe cechuje duża wrażliwość na zastosowane kryteria estymacji. Większość z powszechnie stosowanych funkcji celu bazuje na pojęciu błędu kwadratowego, co skutkuje dużą czułością modelu na różnice wartości szczytowych i niewrażliwością na rozbieżności w zakresie niskich wartości przepływów. Ponieważ wykorzystywane funkcje celu determinują wyniki modelu w zakresie rozpatrywanej miary, idea kryterium umożliwiającego jednoczesną analizę kilku cech hydrogramu wydaje się dobrym kierunkiem rozwoju optymalizacji umożliwiając uzyskanie rozwiązania satysfakcjonującego z punktu widzenia kilku charakterystyk. Takie podejście, choć wymaga przyjęcia większego zakresu dopuszczalnego błędu rozwiązania w odniesieniu do pojedynczej cechy dopasowania, pozwala uzyskać większe podobieństwo między hydrogramem symulowanym a rzeczywistym w aspekcie całościowym. Ocenę możliwości modeli konceptualnych relacji opad-odpływ do odtworzenia kształtu wezbrania określano przy użyciu kryterium szczytów przesuwnych. Pomimo uzyskania obiecujących wyników zarówno kryterium wielocelowe, jak i kryterium szczytów przesuwnych wymagają dalszej pracy w celu zwiększenia zakresu ich zastosowania. Zastosowanie struktury kaskady zbiorników zatopionych jako jednej z kaskad modelu Diskina pozytywnie wpływa na jakość modelu.	pl_PL
dc.description.abstract	Despite the passage of time the problem of transfonnation of rainfall into runoff stili exists, as it can be seen in the following publications (Kurnatowski, 2017; Rodriguez-Rincon et al., 2015; Todini & Biondi, 2017; Chowdary et al., 2012) and many others. With the development of technology and numerical methods some new possibilities of rainfall-runoff relationship modelling appeared. Among them advanced mathematical algorithms deprived of physical meaning based on artificial neural network (ANN) or data-based mechanistic (DBM) and developed mathematical watershed models describing real watershed system structure stand out. Linear reservoir conceptual models are usually a fundamental element of these developed spatially distributed watershed models. Precise analysis of their structure, optimization of parameters procedure and uncertainties remain the current subject of hydrologists considerations. Five structures of hydrologie linear conceptual rainfall-runoff models were analyzed in the paper: single linear reservoir, Nash cascade, cascade of submerged reservoirs, Disk.in model, model of two cascades in parallel: Nash and submerged reservoirs. Results of conducted research showed that linear models used at work were very sensitive to the estimation criterions used white optimization. Most of commonly used objective functions refers to squared errors, which results in high sensitivity to differences in peak values and insensitivity to divergence in low flow values range. Since the use of objective function determines model results in the scope of considered measure, the idea of criterion which takes into consideration severa} hydrograph features seems to be a good direction of optimization development enabling to obtain a solution satisfying multiple measures. A greater similarity of real and simulated hydrograph might be obtained assuming greater error tolerance of solution with respect to single matching criterion. The assessment of rainfall-runoff conceptual model ability to reproduce shape of flood hydrograph was determined by using a superimposed peak criterion. Although the superimposed peak criterion and multi-objective criterion performed promising, a little refinement is advisable to improve their performance. The application of cascade of submerged reservoirs instead of one of Nash cascades in Diskin model improves the model efficiency.	en
dc.identifier.citation	Laskowski, N. (2022). Kryteria estymacji parametrów konceptualnych modeli hydrologicznych relacji opad-odpływ : rozprawa doktorska. Szczecin, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, 171 s. (Niepublikowana praca doktorska) https://hdl.handle.net/20.500.12539/1547	pl_Pl
dc.identifier.uri	https://hdl.handle.net/20.500.12539/1547
dc.language.iso	pl	pl_PL
dc.publisher	Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie	pl_PL
dc.rights	Uznanie autorstwa 3.0 Polska	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/pl/	*
dc.subject	estymacja parametrów	pl_PL
dc.subject	hydrologia	pl_PL
dc.subject	opady (meteorologia)	pl_PL
dc.subject	optymalizacja matematyczna	pl_PL
dc.subject.other	Dyscyplina::Nauki inżynieryjno-techniczne	pl_PL
dc.title	Kryteria estymacji parametrów konceptualnych modeli hydrologicznych relacji opad-odpływ	pl_PL
dc.type	Thesis	en