新安江模型在长春岭水文站降雨径流模拟中的应用

介绍新安江模型结构,并模拟长春岭水文站的日径流过程,对模拟结果进行分析评定。结果表明:新安江模型能较好地模拟长春岭水文站的径流,率定参数可用于舟山市小流域径流预测,从而为舟山市水资源利用和调度管理提供科学依据。     

网格新安江模型在于桥水库洪水预报中的应用

根据于桥水库流域的地理概况和水文气象特性,利用网格新安江模型GRID-XAJ对流域历史资料进行降雨径流模拟及参数率定,研制洪水预报方案。从模拟结果上看,网格新安江模型能有效反映流域下垫面变化及降水空间分布的离散对降水径流的影响。     

新安江模型参数变化对流域降雨径流过程的影响分析

水文模型可以模拟自然流域的降雨径流过程,在降雨径流过程模拟中,水文模型参数的选择往往会影响模型对流域径流过程的模拟效果.针对新安江模型,以陕西黑河金盆水库流域为研究流域,分析新安江模型参数变化对模拟流域降雨径流过程的影响,以确定新安江模型参数的敏感程度,从而服务于研究流域的汛期水文预报参数修正.模拟结果表明:在研究流域新安江模型参数中KKSS、KKG、WLM、WDM、kg、k为敏感参数,对模拟流域降雨径流过程的影响较大;参数WUM、IMP、B、c、SM、EX为不敏感参数,对模拟流域降雨径流过程影响较小.     

基于岭估计的系统微分响应模型率定与应用

参数率定是水文模型实际应用中的关键步骤,是提高洪水预报准确性、可靠性的有效途径。文章以淮河上游大坡岭流域为研究对象,将基于岭估计解法的系统微分响应参数率定方法应用于新安江理想模型和实际模型的参数率定,探究新安江模型径流模拟中的适用性。结果表明：基于岭估计解法的系统微分响应参数率定方法适用于新安江模型的参数率定,其具有合理性和高效性。模型模拟的结果能很好地反映大坡岭流域的日径流过程,率定期和验证期样本纳什系数均大于0.70,年径流深相对误差控制在10%以内。基于岭估计解法的系统微分响应参数率定方法是一种有效的新安江模型参数率定方法。     

不同水文模型在双桥流域的应用比较

新安江模型、SWAT模型和BTOPMC模型分别代表集总式、响应单元式和网格分布式三种不同结构的流域水文模型。以Nash效率系数为目标函数,采用SCE-UA自动优化算法率定模型参数,对双桥流域的日径流进行了模拟。结果表明:新安江模型、SWAT模型和BTOPMC模型都能较好反映双桥流域的日径流过程。从总体效果来看,新安江模型的模拟效果比SWAT模型和BTOPMC模型的好,三个模型对总体水量的模拟误差都在±10%以内,水量模拟比较平衡。在不同流量级的模拟中,SWAT模型的水量平衡效果均比新安江模型和BTOPMC模型的好;大流量模拟时,新安江模型的模拟均方根误差较小,模拟效果最好;中流量和小流量模拟时,BTOPMC模型的均方根误差较小,模拟效果最好。     

新安江模型在白云山水库日径流模拟的应用

根据白云山水库所在富田水流域的水文特性,采用新安江(三水源)模型进行日径流过程模拟,通过率定模型参数,将年径流误差的最优值作为目标函数进行反复调试,得出相对最优结果.在日模型率定期9年和验证期7年中,径流深合格率均为100%,模拟结果表明新安江(三水源)模型可用于白云山水库,该模型预报效果较好、精度高、合理可行,可供借鉴.     

新安江NAM和TOPMODEL模型在安阳河流域比较应用研究

海河流域作为我国的政治文化中心,流域内人口密度大,水循环过程受到强烈的人为干扰,导致流域的水文水资源特征改变。因此,为了探讨海河流域河流的产流机制,本研究以安阳河流域为例,分别采用新安江模型、NAM模型和TOPMODEL模型进行日径流过程模拟和次洪模拟计算,结果表明在海河流域三个模型模拟效果均良好。三种水文模型模拟的结果为:在日径流模拟方面,NAM模型与新安江和TOPMODEL模型相比,在率定期其确定性系数较其它模型相对较高,在验证期其率定系数也相对较高,且径流深相对误差较小;在次洪模拟方面,NAM模型与新安江和TOPMODEL模型相比,2场洪水的确定性系数有所提高;2场洪水的径流深相对误差都较小;2场洪水的洪峰相对误差较小,峰现时差有了明显的提高。因此,NAM模型在安阳河流域的应用效果最佳。     

基于ArcSWAT2009的锦江流域径流模拟分析

基于ArcGis10.0建立了锦江流域数据库,将ArcSWAT2009模型应用于锦江流域的径流模拟。采用LH-OAT灵敏度分析方法进行参数灵敏度分析,得出模型灵敏参数序列,并利用4个水文站(危坊、宜丰、上高、高安)2001~2008年径流观测数据对SWAT模型进行参数率定。模型适用性评价结果表明:校准期和验证期年均值相对误差(Re)小于20%,月相关系数(R2)和月效率系数(NSE)均大于0.7,拟合精度较高,SWAT模型适宜锦江流域的径流模拟。     

西枝江流域水文预报技术及应用

随着社会经济的发展,城市化带来的防洪问题越来越突出。安墩水流域是西枝江上游受人类活动影响相对较小的流域,选择此流域进行模拟研究TOPMODEL和新安江模型在西枝江流域水文预报的适用性。从TOPMODEL和新安江模型模拟结果可以看出模拟径流的精度较高,而且参数变化范围较小,2个模型在此流域是合适的,为TOPMODEL和新安江模型在整个西枝江流域的模拟奠定基础。     

栅格新安江-地表地下双人工调蓄分布式水文模型

为了提高地表地下双重人类活动干扰下的流域洪水模拟精度,基于调蓄水库概念提出了考虑地表水利工程和地下水超采影响下的网格化降雨径流模拟方法,通过在栅格新安江模型基础上引入地表地下双调蓄模块,构建了栅格新安江-地表地下双人工调蓄分布式水文(GXAJ-DAR)模型,将该模型同半分布式新安江-海河模型在海河的典型流域清水河流域进行了验证比较。结果表明：GXAJ-DAR模型在清水河流域的模拟精度高于新安江-海河模型;基于栅格的双调蓄结构能根据水利工程控制区域和地下水埋深的实际空间分布对地面和地下径流人工调蓄过程进行准确模拟;GXAJ-DAR模型对自由水蓄水库蓄水容量参数的取值较新安江-海河模型更加合理,能有效提高清水河流域的洪水模拟精度。     

广州天河智慧城SWMM参数敏感性分析

为研究城市雨水模拟中参数对SWMM模拟结果的影响,构建了广州天河智慧城SWMM水文模型,开展降雨径流水量水质同步监测,对模型参数进行率定与验证,并使用Morris方法分析水文水力参数和水质参数的敏感性。结果表明:水文水力参数中最大下渗速率对总径流量敏感性最高,地表曼宁系数对峰值流量敏感性最高,下渗参数为影响水文水力模拟结果的主要参数;水质参数中冲刷指数对污染物模拟结果敏感性最高,前期干旱天数对污染物模拟结果敏感性比总径流量模拟的敏感性高。     

基于UQ-PyL的SWAT模型参数不确定性分析综合评估

为解决SWAT (soil and water assessment tool)模型在复杂情形下的参数不确定性分析问题,引入参数不确定性分析平台UQ-PyL(Uncertainty Quantification Python Laboratory),开发UQ-PyL与SWAT模型的耦合模块,使得UQ-PyL中的各种算法能够方便快捷地应用于SWAT模型的参数不确定性分析。为验证UQ-PyL用于SWAT模型参数不确定性分析的效果,在我国不同气候条件下的4个流域构建SWAT模型,综合对比评估UQ-PyL与SWAT-CUP对模型参数的不确定性分析结果。结果表明：UQ-PyL多种敏感性分析方法筛选出的敏感参数比SWAT-CUP单一方法筛选的结果更加合理;使用UQ-PyL率定的参数在4个流域应用中都表现良好,优化后模拟结果的纳什效率系数均在0.55以上,收敛次数在550次以内;在4个流域的模拟中,UQ-PyL能提供计算效率更高的算法ASMO,也能提供模拟结果更准确的算法SCE。综上,与SWAT模型相耦合的UQ-PyL能够支持SWAT模型用户在不同系统下对模型参数进行更高效的不确定性分析研究。     

三峡库区典型支流水质模型及其参数敏感性分析

参数敏感性分析旨在确定水质模型中各参数对模型精度的影响,在利用水质模型分析时,可根据参数的敏感性精简模型中的大量参数。以三峡库区支流草堂河为例,建立相应生态动力学模型,并对模型结果进行验证,再进一步采用扰动分析法对模型中26个参数的敏感性进行了计算分析。研究结果表明:生化参数中浮游植物的最大生长率(R0)、适应温度下限(T1)、死亡线性系数(RDIE1)、光照最低值(IOPT)、消光系数(KC)、遮光系数(KW)及磷酸盐半饱和系数(KPO4)是敏感性最高的参数,其他参数敏感性相对较低;对同一参数而言,其敏感性亦会随季节改变发生变化,其敏感性一般在冬春季较低,夏秋季较高。     

基于Morris的SWMM水质参数灵敏度分析与应用

基于SWMM水文与水质模型框架,对4种土地利用以及每种土地利用所包括的2个地表污染物累积参数和2个地表污染物冲刷参数等共17个参数进行敏感性分析,采用Morris分类筛选法对敏感性参数进行识别与筛选,并进行模拟结果与实测结果的相关性分析,得出研究区域的不敏感系数与高灵敏度系数,以便提高模拟精度。     

基于Monte Carlo方法的地表水地下水耦合模拟模型不确定分析

为分析参数的不确定性对地表水地下水耦合模拟模型输出结果的影响,本文运用Monte Carlo方法对地表水地下水耦合模拟模型进行不确定性分析,并根据不确定性分析结果进行生态恶化风险评估。以石头口门水库上游饮马河汇水流域为例,建立地表水地下水耦合模拟模型,并运用HydroGeosphere(HGS)软件求解。利用局部灵敏度分析方法甄选出耦合模拟模型中灵敏度较高的参数,作为随机变量。最后,运用Monte Carlo方法对耦合模拟模型进行不确定性分析。为了减少不确定性分析过程中的计算负荷,应用Kriging方法,建立耦合模拟模型的替代模型。结果表明:地表水地下水耦合模拟模型中灵敏度较高的参数为渗透系数、孔隙度和曼宁粗糙系数,其中渗透系数的变化不仅对耦合模型中地下水水位产生影响,也对地表水流量产生影响;Kriging替代模型可以在保证一定精度的条件下大幅度减少计算负荷;风险评估结果表明,在当前的水资源开发利用条件状态下,研究区地下水生态环境恶化风险的概率为6%,地表水生态环境恶化风险概率为15%。     

HYPE模型在成屏一级水库的适用性研究

水文模型是模拟水库入库流量的重要工具之一。以浙江省遂昌县成屏一级水库为研究对象,基于LHOAT方法、DE方法和HYPE模型,通过参数敏感性分析、参数率定和误差分析,评估了HYPE模型对成屏一级水库入库流量模拟的适用性。结果表明:HYPE模型中极敏感的参数为cevp,较敏感的参数为pcluse、cevpcorr、rrcscorr、rrcs1; HYPE模型在率定期的纳什效率系数(NSE)为0. 87,在验证期的纳什效率系数(NSE)为0. 83,这表明HYPE模型具备在长序列日尺度水文模拟的能力; HYPE模型在洪峰模拟上模拟值低于实测值,原因可能是输入数据的精确性不足以及率定的模型参数并不能较好地反映出暴雨过程中的流域特征;对暴雨情况采用新的参数进行流域特征刻画,模型模拟效果更好。     

应用分布式水文模型优化黑龙港及运东平原农田灌溉制度Ⅰ：模型参数的率定验证

为了应用分布式水文模型优化该地区的农田灌溉制度,本文首先运用洗牌复形演化(SCE-UA)算法在曲周和吴桥两个试验站对分布式水文模型(SWAT)中的作物参数进行了率定,接着以遥感监测实际蒸散(ETa)数据为目标,在该区域应用拉丁超立方-单次单因素(LH-OAT)方法对SWAT模型中的参数进行敏感性分析,选出了对ETa最敏感的参数,用序贯不确定性(SUFI-2)算法优化出一套参数范围,最后对冬小麦-夏玉米轮作体系产量的长期模拟结果进行了验证。这些参数率定和模拟验证的结果为进一步深入研究该地区节水农业中的水分生产函数和优化灌溉制度奠定了基础。     

水文模型参数的灵敏度分析

利用RSA和Sobol’两种全局灵敏度分析方法,对新安江模型中的主要产汇流参数进行了灵敏度分析,分析中采用Latin超立方采样方法,设定了模型参数的合理取值范围。参数灵敏度分析结果表明,两种方法得到的结果比较一致,流域蓄水容量是最敏感的参数,其次为汇流参数。灵敏度分析为水文模型有效的参数率定提供了技术支持。     

Multi-Objective Sensitivity Analysis of a Fully Distributed Hydrologic Model WetSpa

The application of fully distributed watershed models has the advantage of providing location-specific outputs. However, the calibration of these models is very challenging due to over-parameterization. A typical strategy is to aggregate parameters and screen out insensitive parameters in order to decrease the dimension of the problem for calibration. To ensure the validity of calibration, it is important to identify important physical processes and parameter interactions, and examine how different model setups affect model simulation. In this paper, a two-step multi-objective sensitivity analysis approach is applied to a distributed hydrologic model, the WetSpa (Water and Energy Transfer between Soil, Plant and Atmosphere), with case studies in the Chaohe Basin in China and the Margecany Basin in Slovakia respectively. This two-step global sensitivity analysis technique, incorporating the Morris method and the SDP (State Dependent Parameter) method, has proved to be effective in the two case studies. The results of two case studies show that (i) a warm-up period is essential for minimizing the impact of initial state variables to the model simulation, (ii) different objective functions lead to different sensitivity results, (iii) evapotranspiration is the most sensitive process to the model result in the two study watersheds followed by the groundwater and soil water process, and (iv) the sensitivity of snowmelt process is case dependent.     

Adachi-Oka蠕变模型参数敏感性分析

为了研究蠕变模型参数的敏感性,基于Adachi-Oka屈服面蠕变模型,通过对软黏土地基的固结计算,分析了本构参数对计算结果的影响。研究结果表明:至计算完成时(1 a后),地基土体的沉降随着土层深度的增加而减小,超孔压随着土层深度的增加而增大,荷载作用区右侧区域出现了"反拱"现象。参数敏感性分析表明,对沉降影响较大的参数是临界应力比、弹性剪切模量、压缩指数及黏塑性参数,其中以临界应力比对计算结果最为敏感。建议在进行位移反分析时,重点对上述参数进行调整,其余参数可以通过经验或相关规范取值。