基于贝叶斯理论的水文不确定性分析研究进展

【摘 要】自然气候变化与人类的社会活动等都会对水文过程造成一定程度上的影响，使得水文系列的变化情况比较复杂。由于水文过程具有随机性和确定性相互结合的特性，因此，我们可以运用贝叶斯理论作为研究水文资源的理论依据，对水文频率等情况作出准确有效地计算与分析，为水利工程提供良好的信息依据。

【关键词】贝叶斯理论；水文频率；不确定性

水文过程是一个相对较为复杂的自然演变过程，自然气候的变化与人类社会活动等都会对其产生一定的影响与作用。在水文资料的研究中，可以将水文学分为确定性的成分，以及随机性的成分，这两种成分都可以用来研究水文学的时间系列。人类的社会活动以及自然的气候条件所影响的变化可以归类于确定性成分，气候条件变化是一个循序渐进的演变过程，对水文系列的影响有着一定的周期性作用。而一些没有明确的变化规则或者是偶发性事件，我们可以把它归类于随机性成分。由于水文过程极为复杂，再加上人类在该领域的专业认知比较有限，使得对于水文过程的分析与计算显得不够充分与全面。本文所研究的贝叶斯理论，就能很好地解决水文分析的不确定性因素，可以非常准确地计算出水文频率，以及预报水文过程。

一、贝叶斯理论分析法的简介

在分析水文频率的过程中，一般我们会采用相关的模型来辅助计算与分析。但是这些模型在分析的过程中，具有一定的误差，缺乏实际的依据，使得分析的结果存在不确定性。再加上人们对于水文领域的专业知识缺乏足够的认知，使得在分析的方法与参数的估计上也显得较为片面。鉴于以上这些不确定性因素，一些国内外知名的学者开始针对该问题进行有效的研究。而贝叶斯理论是目前来说研究水文过程的最佳分析方法。贝叶斯理论，是由国外学者伍德最早运用于水文过程的分析过程中，该理论可以比较精确地对水文参数进行确定，从而更好地分析水文过程。在运用贝叶斯理论分析水位参数不确定性的函数可以表示为：

f（q）=■（q＼A）f″（A）dA

伍德（WOOD）在运用贝叶斯理论的分析水文情况的过程中，已经基本建立了一套对于水文过程的不确定性因素进行有效分析的理论体系。但由于在当时，专业知识水平还比较有限，所以在分析的过程中，只是建立了一些较为简单的线性函数。

二、水文模型的分析

为了更加精确地分析水文过程，除了对于水文频率等方面的不确定性进行研究，还应该做好水文过程模型的预报和模拟。（1）在贝叶斯理论的指导下，对于模型参数的不确定性进行分析。水文模型的参数是非常客观的。除去模型的输入与结构的不确定性，影响水文模型的模拟与预报的最主要因素就是模型的参数上面。通过运用相应的学术理论，可以较为准确地得出一套最佳的模型参数，在最大程度上减少模型的输入与实际数值之间的误差。具体模型参数如下图所示：

min■ε■■dt=min■q■-h（x■，η）■dt

其中，h（xt，η）为该水文模型中的输出值，xt，η为该水文模型中的输入值以及模型参数，而qt表示实际的测量值；k表示的一般就是正整数。但是，该模型只是对于水文模型中的参数的不确定性进行了研究与分析，而忽略了模型的输入与结构方面的影响。而在运用了贝叶斯方法进行耦合之后，水文模型分析方法开始逐步完善，效果也比较显著。（2）模型的综合性分析。在对水文模型的综合不确定性方面的研究，主要是通过贝叶斯相关理论的水文预报、误差分析法，以及综合模型的结构、输入等方面的不确定性，来进行分析和计算水文过程，以期得出最为有效的水文系列数据。

三、结语

由于水文过程极为复杂，自然气候的变化与人类社会活动等都会对其产生一定的影响与作用，使得水文过程具备了随机性与确定性的双重特性。再加上人类在该领域的专业认知比较有限，使得对于水文过程的分析与计算显得不够充分与全面。通过运用贝叶斯理论作为研究水文资源的理论依据，对水文频率等情况作出准确有效地计算与分析，就能很好地解决水文分析的不确定性因素，可以非常准确地计算出水文频率，以及预报水文过程，为水利工程提供良好的信息依据。

参 考 文 献

[1]梁忠民，戴荣，李彬权.基于贝叶斯理论的水文不确定性分析研究进展[J].水科学进展.2010

[2]谢平，李德，陈广才，叶爱中.基于贝叶斯公式的湖泊富营养化随机评价方法及其验证[J].长江流域资源与环境.2009