高级搜索
  • 全国中文核心期刊
  • 中国科技核心期刊
  • 美国工程索引（EI）收录期刊

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于混合遗传算法估计van Genuchten方程参数

郭向红,  孙西欢,  马娟娟

downloadPDF
文章导航 > 水科学进展  > 2009 >  20(5): 677-682
郭向红, 孙西欢, 马娟娟. 基于混合遗传算法估计van Genuchten方程参数[J]. 水科学进展, 2009, 20(5): 677-682.
引用本文: 郭向红, 孙西欢, 马娟娟. 基于混合遗传算法估计van Genuchten方程参数[J]. 水科学进展, 2009, 20(5): 677-682.
shu
GUO Xiang-hong, SUN Xi-huan, MA Juan-juan. Parametric estimation of the van Genuchten’s equation based on hybrid genetic algorithm[J]. Advances in Water Science, 2009, 20(5): 677-682.
Citation: GUO Xiang-hong, SUN Xi-huan, MA Juan-juan. Parametric estimation of the van Genuchten’s equation based on hybrid genetic algorithm[J]. Advances in Water Science, 2009, 20(5): 677-682.
shu

基于混合遗传算法估计van Genuchten方程参数

  • 太原理工大学水利科学与工程学院, 山西, 太原, 030024

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(50379031);山西省科技攻关项目(2007031069);山西省研究生创新项目(20081041)
详细信息
    作者简介:

    郭向红(1979- ),男,山西平顺人,博士研究生,主要从事节水灌溉以及土壤水动力学方面研究.E-mail:xianghong7920@126.com.

    通讯作者:

    孙西欢,E-mail:sunxihuan@tyut.edu.cn

  • 中图分类号: S152.7

Parametric estimation of the van Genuchten’s equation based on hybrid genetic algorithm

  • College of Water Resource Science and Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China(No.50379031).

  • 摘要: van Genuchten(VG)方程是最常用的土壤水分特征曲线方程,其参数取值的精度直接影响到土壤水分运动方程计算的精度.该文建立了VG方程参数的优化模型,构建遗传算法与Levenberg-Marquardt算法相结合的混合遗传算法对其进行求解,并进行了数值试验.结果表明采用混合遗传算法比普通遗传算法不但提高了收敛效率,而且收敛迭代次数也大大减少;采用混合遗传算法估计参数的精度比非线性单纯形法和阻尼最小二乘法要高一些,而且不需要给参数初值.因此,混合遗传算法可以作为估计VG方程参数的一种新方法.
    Abstract: The van Genuchten equation is the most commonly used soil characteristic curve equation,and its parameter value precision directly affects the soil water movement equation computation precision.In this paper,the parameter optimized model for van Genuchten equation was established,and the hybrid genetic algorithm which combines genetic algorithm with Levenberg-Marquardt optimization algorithm was used to solve it.A series of numerical experiments were conducted to verify the model.The results show that the hybrid genetic algorithm has the higher convergence efficiency than the ordinary genetic algorithm,moreover the number of convergence iteration also reduces greatly.The hybrid genetic algorithm has the higher estimate parameter precision than the nonlinear simplex method and the damped least squares method,moreover,do not need the initial parameter value.Therefore,the hybrid genetic algorithm can be can be used to estimate van Genuchten equation parameters as a new method.
  • [1] 樊军,王全九,邵明安.黄土高原水蚀风蚀交错区土壤剖面水分动态的数值模拟研究[J].水科学进展,2007,18(5):683-688.(FAN Jun,WANG Quan-jiu,SHAO Ming-an.Numerical modeling of the soil-water dynamics in water-wind erosion crisscross region on the loess plateau[J].Advances in Water Science,2007,18(5):683-688.(in Chinese))
    [2] 吕殿青,邵明安.非饱和土壤水力参数的模型及确定方法[J].应用生态学报,2004,15(1):163-166.(LÜ Dian-qing,SHAO Ming-an.Models and determining methods of unsaturated soil hydraulic parameters[J].Chinese Journal of Applied Ecology,2004,15(1):163-166.(in Chinese))
    [3] 邵明安,王全九,HORTON R.推求土壤水分运动参数的简单入渗法:理论分析[J].土壤学报,2000,37(1):1-8.(SHAO Ming-an,WANG Quan-jiu.A simple infiltration method for estimating soil hydraulic properties of unsaturated soils:Theoretical analysis[J].Acta Pedologica Sinica,2000,37(1):1-8.(in Chinese))
    [4] 王金生,杨志峰,陈家军,等.包气带土壤水分滞留特征研究[J].水利学报,2000(2):1-6.(WANG Jin-sheng,YANG Zhi-feng,CHEN Jia-jun.Study on water hysteresis in aerated soil[J].Journal of Hydraulic Engineering,2000(2):1-6.(in Chinese))
    [5] 徐绍辉,张佳宝.求土壤水力特征的一种迭代方法[J].土壤学报,2000,37(2):271-274.(XU Shao-hui,ZHANG Jia-bao.An iterative method for solving soil hydraulic property[J].Acta Pedologica Sinica,2000,37(2):271-274.(in Chinese))
    [6] 李春友,任理,李保国.利用优化方法求算van Genuchen方程参数[J].水科学进展,2001,12(4):473-478.(LI Chun-you,REN Li,LI Bao-guo.Parametric estimation of the van Genuchten's equation by the optimization method[J].Advances in Water Science,2001,12(4):473-478.(in Chinese))
    [7] 王新洲.非线性模型参数估计理论与应用[M].武汉:武汉大学出版社,2002:75-79.(WANG Xin-zhou.Non-linear model parameters estimated theory and application[M].Wuhan:Wuhan University Press,2002:75-79.(in Chinese))
    [8] 马英杰,虎胆·吐马尔拜,沈冰.利用阻尼最小二乘法求解van Genuchten方程参数[J].农业工程学报,2005,21(8):179-180.(MA Ying-jie,HUDAN T,SHEN Bing.Estimating parameters by solving van Genuchen equation using the damper least square method[J].Transactions of the CSAE,2005,21(8):179-180.(in Chinese))
    [9] van GENUCHTEN M T,LEIJ F J,YATES S R.The RETC code for quantifying the hydraulic functions of unsaturated soils[R].California:USA Department of Agriculture,Agricultural Research Service,USA Salinity Laboratory,1991:5-40.
    [10] van GENUCHTEN M Th.A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils[J].Soil Sci Soc Am J,1980,44(5):892-898.
    [11] GOLDBERG D E.Genetic algorithms in search,optimization and machine learning[M].New York:Addison-Wesley,1989:1-83.
    [12] 金菊良,杨晓华,丁晶.基于实数编码的加速遗传算法[J].四川大学学报:工程科学版,2000,32(4):20-24.(JIN Ju-liang,YANG Xiao-hua,DING Jing.Real coding based acceleration Genetic algorithm[J].Journal of Sichuan University:Engineering Science Edition,2000,32(4):20-24.(in Chinese))
    [13] 席少霖,赵凤治.最优化计算方法[M].上海:上海科学技术出版社,1983:194-196.(XI Shao-lin,ZHAO feng-zhi.Optimization calculation method[M].Shanghai:Shanghai Science and Technology Publishing House,1983:194-196.(in Chinese))
    [14] MARQUARDT D W.An algorithm for least-squares estimation of nonlinear parameters[J].SIAM J Appl Math,1963,11:431-441.
    [15] SHAO Ming-an,HORTON R.Integral method for estimating soil hydraulic properties[J].Soil Sci Soc Am J,1998,62:585-592.
    [16] KOOL J B,PARKER J C,van GENUCHTEN M T.Determining soil hydraulic properties from one-step outflow experiments parameter estimation:Theory and numerical studies[J].Soil Sci Soc Am J,1985,49:1348-1354.
  • [1] 任长江, 赵勇, 王建华, 龚家国, 田济扬.  斥水性土壤水分入渗试验和模型 . 水科学进展, 2018, 29(6): 839-847. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.06.009
    [2] 王红兰, 唐翔宇, 鲜青松, 刘琛, 关卓.  紫色土水分特征曲线室内测定方法的对比 . 水科学进展, 2016, 27(2): 240-248. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.02.009
    [3] 褚楠, 黄春林, 杜培军.  基于集合卡尔曼平滑算法的土壤水分同化 . 水科学进展, 2015, 26(2): 243-249. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.02.012
    [4] 周宏飞, 肖祖炎, 姚海娇, 李莉, 李原理.  古尔班通古特沙漠树枝状沙丘土壤水分时空变异特征 . 水科学进展, 2013, 24(6): 771-777.
    [5] 向小华, 宋琪峰, 陈喜, 吴晓玲, 王船海.  融合地形和土壤特征的流域蓄水容量模型 . 水科学进展, 2013, 24(5): 651-657.
    [6] 张友静, 王军战, 鲍艳松.  多源遥感数据反演土壤水分方法 . 水科学进展, 2010, 21(2): 222-228.
    [7] 万星, 周建中.  自适应对称调和遗传算法在水库中长期发电调度中的应用 . 水科学进展, 2007, 18(4): 598-603.
    [8] 王慧芳, 邵明安.  含碎石土壤水分入渗试验研究 . 水科学进展, 2006, 17(5): 604-609.
    [9] 周明耀, 余长洪, 钱晓晴.  基于孔隙分形维数的土壤大孔隙流水力特征参数研究 . 水科学进展, 2006, 17(4): 466-470.
    [10] 郭建青, 李彦, 王洪胜, 马健.  应用单纯形-模拟退火混合算法估计河流水质参数 . 水科学进展, 2004, 15(6): 765-769.
    [11] 郭占荣, 荆恩春, 聂振龙, 焦鹏程, 董华.  冻结期和冻融期土壤水分运移特征分析 . 水科学进展, 2002, 13(3): 298-302.
    [12] 黄冠华, 詹卫华.  土壤水分特性曲线的分形模拟 . 水科学进展, 2002, 13(1): 55-60.
    [13] 秦肖生, 曾光明.  遗传算法在水环境灰色非线性规划中的应用 . 水科学进展, 2002, 13(1): 31-36.
    [14] 杨晓华, 陆桂华, 郦建强.  混合加速遗传算法在流域模型参数优化中的应用 . 水科学进展, 2002, 13(3): 340-344.
    [15] 金菊良, 杨晓华, 金保明, 丁晶.  基于遗传算法的地下水位动态预测双线性模型 . 水科学进展, 2001, 12(3): 361-366.
    [16] 李兰.  水环境逆边界逆动态混合控制精确算法 . 水科学进展, 1999, 10(1): 7-13.
    [17] 杨荣富, 丁晶, 金菊良.  与局部微调方法相结合的遗传算法 . 水科学进展, 1999, 10(2): 150-154.
    [18] 马光文, 王黎.  遗传算法在水电站优化调度中的应用 . 水科学进展, 1997, 8(3): 275-280.
    [19] 王黎, 马光文.  Streeter-Phelps模型参数估计的遗传算法 . 水科学进展, 1997, 8(1): 32-36.
    [20] 杨诗秀, 雷志栋, 吴婉如, 段新杰.  农田尺度土壤水分的监测 . 水科学进展, 1996, 7(1): 14-19.
  • 加载中
WeChat 点击查看大图
计量
  • 文章访问数:  8
  • HTML全文浏览量:  4
  • PDF下载量:  806
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2008-10-28
  • 刊出日期:  2009-09-25

基于混合遗传算法估计van Genuchten方程参数

  • 太原理工大学水利科学与工程学院, 山西, 太原, 030024
    • 基金项目:  国家自然科学基金资助项目(50379031);山西省科技攻关项目(2007031069);山西省研究生创新项目(20081041)
    作者简介:

    郭向红(1979- ),男,山西平顺人,博士研究生,主要从事节水灌溉以及土壤水动力学方面研究.E-mail:xianghong7920@126.com.

    通讯作者: 孙西欢,E-mail:sunxihuan@tyut.edu.cn
  • 收稿日期: 2008-10-28
  • 刊出日期: 2009-09-25

  • 中图分类号: S152.7

摘要: van Genuchten(VG)方程是最常用的土壤水分特征曲线方程,其参数取值的精度直接影响到土壤水分运动方程计算的精度.该文建立了VG方程参数的优化模型,构建遗传算法与Levenberg-Marquardt算法相结合的混合遗传算法对其进行求解,并进行了数值试验.结果表明采用混合遗传算法比普通遗传算法不但提高了收敛效率,而且收敛迭代次数也大大减少;采用混合遗传算法估计参数的精度比非线性单纯形法和阻尼最小二乘法要高一些,而且不需要给参数初值.因此,混合遗传算法可以作为估计VG方程参数的一种新方法.

English Abstract

郭向红, 孙西欢, 马娟娟. 基于混合遗传算法估计van Genuchten方程参数[J]. 水科学进展, 2009, 20(5): 677-682.
引用本文: 郭向红, 孙西欢, 马娟娟. 基于混合遗传算法估计van Genuchten方程参数[J]. 水科学进展, 2009, 20(5): 677-682.
shu
GUO Xiang-hong, SUN Xi-huan, MA Juan-juan. Parametric estimation of the van Genuchten’s equation based on hybrid genetic algorithm[J]. Advances in Water Science, 2009, 20(5): 677-682.
Citation: GUO Xiang-hong, SUN Xi-huan, MA Juan-juan. Parametric estimation of the van Genuchten’s equation based on hybrid genetic algorithm[J]. Advances in Water Science, 2009, 20(5): 677-682.
shu

    全文HTML

参考文献 (16)

目录

    /

    返回文章
    返回

    版权所有 © 《水科学进展》杂志社

    主办：南京水利科学研究院、中国水利学会 地址：南京市虎踞关34号邮政编码：210024

    电话：025-85829770电子邮箱：skxjz@nhri.cn

    本系统由 北京仁和汇智信息技术有限公司 开发    百度统计