交叉熵随机抽样算法在辽河水质概率区间估算中的应用

侯铁铮

(辽宁省辽阳水文局，辽宁 辽阳 111000)

0 前 言

对于河流水质概率的估算可作为水质预警的重要支撑依据，是构建区域水质预警体系的重要基础。近些年来，国内对于水质概率估算进行相关研究[1-5]，各研究成果表明水质概率估算较为困难，主要是水质变化影响因素较多，只能对其标准浓度的概率区间进行分析。而对水质标准浓度概率区间分析的关键在于其估算方法，当前在国内应用较为成熟的水质概率区间估算方法为交叉熵随机抽样算法，这种方法可综合考虑水质变化的波动特征，并可实现水质概率数据的优化求解计算，在一些流域的水质概率估算中应用效果较好[6]-[12]，但是在辽宁地区还未得到相关应用，辽河是辽宁省第一大河流，近期受辽河生态综合治理影响，区域水质得到一定程度的改善，为对区域水质进行预警，需要对其标准浓度的概率区间进行估算，为此文章结合交叉熵随机抽样算法，以辽河铁岭段为具体实例，对该河段的水质概率区间进行估算，研究成果对于辽河水质预警平台构建具有参考意义。

1 水质概率区间估算方法

水质概率区间采用交叉熵随机抽样算法对其概率密度进行分析，总氮和总磷浓度作为文章概率变量的分析指标，其概率密度分布计算方程为：

(1)

式中：f(X，u)分别为总氮和总磷的概率密度分布；u为概率密度分布函数；W(X，u)为水质概率参数估算值；g(X)为水质动态概率分布值；r为估算水质概率区间。……