环境建模软件：GoldSim二次开发_（2）.GoldSim建模原理与方法.docx

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GoldSim建模原理与方法

在上一节中，我们介绍了GoldSim的基本概念和应用场景。本节将深入探讨GoldSim的建模原理与方法，帮助用户更好地理解如何利用GoldSim进行环境建模。

1.GoldSim建模的基本原理

1.1系统动力学建模

系统动力学（SystemDynamics,SD）是一种用于理解和模拟复杂系统行为的方法。GoldSim利用系统动力学原理来模拟环境系统中的动态过程。系统动力学模型通过定义系统的状态变量、流变量和辅助变量来描述系统的动态行为。

1.1.1状态变量（Stocks）

状态变量表示系统中的累积量，如水库的水量、土壤中的污染物浓度等。在GoldSim中，状态变量通常用“蓄水池”（Reservoir）或“累积量”（Accumulator）表示。

!--示例：定义一个蓄水池--

Reservoirname=水库水量

InitialValueunits=m^3100000/InitialValue

InputFlowunits=m^3/day500/InputFlow

OutputFlowunits=m^3/day300/OutputFlow

/Reservoir

1.1.2流变量（Flows）

流变量表示状态变量之间的流动速率，如流入水库的水量、从水库流出的水量等。流变量通常用“流”（Flow）表示。

!--示例：定义一个流入和流出的流--

Flowname=流入量

FromUnit上游河流/FromUnit

ToUnit水库/ToUnit

Rateunits=m^3/day500/Rate

/Flow

Flowname=流出量

FromUnit水库/FromUnit

ToUnit下游河流/ToUnit

Rateunits=m^3/day300/Rate

/Flow

1.1.3辅助变量（AuxiliaryVariables）

辅助变量用于计算和控制流变量和状态变量的值，如降雨量、蒸发率等。辅助变量通常用“表达式”（Expression）或“查找表”（Table）表示。

!--示例：定义一个降雨量的表达式--

Expressionname=降雨量

Unitsmm/day/Units

Formulaif(month==7,100,50)/Formula

/Expression

1.2概率建模

GoldSim的一大特点是支持概率建模，通过定义变量的概率分布来模拟不确定性和风险。概率建模可以通过随机变量、概率分布函数和蒙特卡洛模拟来实现。

1.2.1随机变量

随机变量用于表示具有不确定性的输入参数。在GoldSim中，可以通过“随机变量”（Stochastic）来定义。

!--示例：定义一个随机变量--

Stochasticname=降雨量

DistributionNormal/Distribution

Meanunits=mm/day50/Mean

StandardDeviationunits=mm/day10/StandardDeviation

/Stochastic

1.2.2概率分布函数

概率分布函数用于描述随机变量的分布特性。常见的概率分布函数包括正态分布、对数正态分布、均匀分布等。

!--示例：定义一个对数正态分布的随机变量--

Stochasticname=蒸发率

DistributionLogNormal/Distribution

Meanunits=mm/day20/Mean

StandardDeviationunits=mm/day5/StandardDeviation

/Stochastic

1.2.3蒙特卡洛模拟

蒙特卡洛模拟是一种通过随机抽样来模拟系统行为的方法。在GoldSim中，可以通过设置模拟次数和随机种子来实现蒙特卡洛模拟。

!--示例：设置蒙特卡洛模拟--

SimulationSettings

MonteCarlo

NumberOfRealizations1000/NumberOfRealizations

RandomSeed12345/RandomSeed

/MonteCarlo

/SimulationSettings

2.GoldSim建模的基本方法

2.1模型结构设计

模型结构设计是构建GoldSim模型的第一步。设计时需要考虑系统的组成部分、各部分之间的关系和交互作用。常见的模型结构包括因果关系图、流图和状态图。

2.1.1因果关系图

因果关系图用于表示系统