雨量站网布设对水文模型不确定性影响的比较

<正>雨量站网布设会影响径流模拟精度,研究不同雨量站密度和空间分布的径流响应规律对提高径流模拟精度和减小不确定性具有重要意义。应用新安江模型和HBV(Hydrologiska Fyrans Vattenbalans)模型,以湘江流域为研究对象,采用贝叶斯方法比较分析在不同雨量站密度及空间分布下径流模拟的不确定性。结果表明:增加雨     

雨量站网分布对雨量插值算法及径流响应的影响

为比较雨量站网密度及分布对不同空间插值算法的影响,选取6种雨量站密度的不同分布,采用4种空间插值算法对研究区2006—2014年的日降雨进行插值,并将面均雨量作为新安江模型的输入,分析和比较其降雨径流响应。结果表明:①雨量站网空间分布越均匀,降雨插值误差越小,其径流模拟的精度也越高;②在雨量站网均匀布置的情况下,各空间插值算法的插值结果差异较小;雨量站网布置不均匀时,站点数目越少各空间插值算法插值结果差异越大;③计算点雨量时,考虑空间变量的克里金法能更准确地计算日降雨的结果;计算面雨量时,不同插值算法间差异较小,建议选用计算简便的插值算法,比如泰森多边形、反距离权重法。     

锥体梯度法在雨量站网布设中的应用

锥体梯度法是雨量站网布设的一个重要方法,通过具体实例详细介绍了锥体梯度法的计算方法及其应用。该方法计算简单、使用资料少,可以广泛用于雨量站网稀少地区的雨量站布设及其规划。     

利用水文模型研究下垫面变化对洪水的影响

选取海河流域紫荆关、阜平两个小流域,分别用1980年前后的次洪资料对进行了参数率定,根据两组参数的变化来反映流域下垫面的变化;然后采用1980年之后的参数重演1980年之前的洪水,通过计算出的次洪径流深和洪峰的变化幅度来反映流域下垫面变化对洪水的影响。结果表明:自由水容量和河网水流消退系数均呈增大趋势,导致在同等降水条件下各流域的径流深和洪峰明显减小,而且洪峰的减小幅度大于径流深的减小幅度,说明下垫面变化对洪峰的影响比对径流深的影响要大。     

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。     

雨量站网密度对不同气候区月径流模拟的影响

降水资料的收集是流域水文模拟中非常繁重的工作,流域内雨量站点的适当选取对开展大尺度水文模拟及气候变化影响评价研究具有重要意义。根据分别位于干旱半干旱气候区和湿润半湿润气候区的两个流域的资料,利用月水量平衡模型分析了雨量站网密度对月水文过程模拟的影响。结果表明:雨量站密度对面平均降水量的计算有一定影响。对于湿润地区,月水文过程模拟精度随雨量站网密度减小而降低,但若站网密度高过某一阈值（淮河息县以上约1 000 km2/站）,模拟效果并不会显著提高。但对干旱半干旱地区,站网密度与水文模拟精度没有明显的关系,而主要暴雨产流区的雨量站点资料对水文模拟非常重要。由不同站网密度计算的面平均降水量差异对水文模拟的影响可以通过参数优化在一定程度上得到改善。     

多站降雨随机模型在江西雨量站网规划中的应用

动用抽站法的原理，利用随机水文学方法，从而可建立一个流域的多站降雨随机模型，并生成任意站数的任意个样本资料，经过抽站，最后得到满足指定精度的这个流域上雨量站布设数，同时也论证了多站随机模型法可用于一般雨量设站密度地区进行雨量我规划。     

流域水文模型不确定性研究进展

流域水文模型不确定性显著影响模拟结果的精度,科学分析流域水文模型的不确定性是实际应用过程中的重要环节,对流域水污染科学管理具有重要意义。针对不确定性的分类,着重对近年来流域水文模型在输入数据、参数以及结构方面的不确定性研究进行总结,概述每种不确定性的来源及影响,并从降低流域水文模型不确定性的角度展望未来的研究重点和方向：(1)空间输入数据具有尺度效应,应权衡好模型尺度与计算量、精度的矛盾;(2)优化多源数据融合算法,提高降水数据的完整性和准确度;(3)探究参数动态变化和空间异质性对参数组合的影响;(4)推动并行和集群等高算力手段在多模型耦合模拟中的应用。     

北京市城区雨量站网最优布设模式研究

雨量监测的准确性对城市防洪减灾和保障城市运行产生重大影响,雨量站网布设模式直接影响区域雨量监测的准确性.选取北京市中心城区为研究对象,采用数理统计相结合的方法,在现有雨量站网布设的基础上,设置11个雨量站密度梯度(T1～T11),对北京市中心城区雨量站网布设合理性进行评价,提出最优雨量站布设方式.通过2年21场降雨实测数据分析结果表明,T10雨量站网布设密度实测面雨量值与目标值相差0～3.3％;最大雨量控制率和最大雨强控制率达100％;均方根误差(RMSE)、相对误差(Rd)、绝对误差(MRE)分别为0.3、0.007 7和0.22,NSE系数为0.999 9接近于1.综合考虑面雨量值、最大雨量及最大雨强等3个参数,同时考虑雨量站的后期维护管理.认为T10(8 km2/站)梯度雨量站数量和布设较为合理,8 km2/单站雨量站的布设模式为城区雨量监测最优站网布设模式.本研究旨在解决如何科学、经济、合理布设雨量站网这一基本问题.     

目标函数对滦河流域SWAT模型径流模拟不确定性的影响

针对水文模型参数和径流模拟结果不确定性问题,选取2Nash-Sutcliffe效率系数(NSE)、改进的决定系数(R_m²)、相对误差(PBIAS)、Kling-Gupta效率系数(KGE)4种目标函数,对构建的滦河流域潘家口水库上游SWAT模型进行参数率定及验证,分析了不同目标函数下模型参数的敏感性差异及径流模拟的不确定性。结果表明：参数敏感性会随迭代次数增加和抽样范围变化发生改变,不同目标函数下率定的参数范围和最优值显著不同;NSE和KGE作为目标函数在各站点径流模拟中更稳健,分别表现出较高的模拟精度和较低的模拟不确定性。     

GLUE法分析水文模型参数不确定性的研究

应用新安江模型,采用普适似然不确定估计(GLUE)方法,对梁辉水库洪水预报中参数的不确定性问题进行研究并对预报误差进行分析,结果发现,模型参数中存在大量的"异参同效"参数组,即存在许多可接受的似然估计值的参数值组合.据此,将参数分为敏感性参数和不敏感性参数两大类.深入了解新安江模型参数的意义及其敏感性问题为今后流域水文模拟提供参考,以助于新安江模型参数的率定和模型的推广应用.     

基于新安江模型的曲江流域水文模拟研究

水文模型在水文理论研究和实践中具有重要意义。将曲江流域西山水文站以上区域作为研究对象,分析了新安江模型在该区域的适用情况。结果表明:新安江模型在曲江流域模拟效果良好,Nash效率系数多在0.7以上,水量平衡误差也基本控制在±10%以内;资料序列的长度对模拟效果影响显著,长序列资料的峨山站和西山站模拟结果明显优于短序列的大矣资站和马家庄站;新安江模型能较好适用于我国南方山区,对研究变化环境下水文过程的响应具有良好的适用性。     

基于信息熵对新安江水文模型参数及预报结果不确定性的量化分析

将GLUE方法与信息熵结合,分析新安江水文模型参数及预报结果的不确定性。首先用信息熵公式初步判断参数的敏感程度,根据GLUE方法求出90％置信度下流量的不确定范围;其次应用信息熵和U不确定公式共同量化分析模型预报结果的不确定性。以资水水系的新宁站集水区为研究区域,得出结论：①GLUE方法能够用来分析新安江水文模型参数的不确定性;②信息熵公式能够初步判断模型参数的敏感程度;③模型预报结果的不确定性随着实测资料的增加而降低。     

径流与土壤湿度数据联合率定水文模型参数研究

近年来,遥感技术的进步为获取大面积连续的水文变量带来了很大的便利.为探究在流域缺资料的情况下引入其他遥感水文变量进行水文模型参数率定的可行性,以新安江模型为研究模型,使用SCE-UA(Shuffled Complex Evolution)算法对水文模型进行参数率定,分析在短序列径流资料的情况下,联合遥感土壤湿度和径流资...     

多种水文模型在潘家口水库流域中的应用比较研究

由于传统水文预报模型的局限性,分别采用新安江模型、TOPMODEL模型及降雨径流相关图,对位于半湿润半干旱地区的潘家口水库流域进行洪水模拟计算并进行适用性分析。结果表明,采用蓄满产流机制的新安江模型及基于地理信息系统的TOPMODEL模型均适用于该流域,在潘家口水库洪水预报中预报精度较高,为海河流域洪水预报方案的建立提供了新的思路和模式,具有一定的理论基础和借鉴意义。     

水文模型模拟水文极值的不确定性分析

以黄河源区为研究区,运用GLUE法分析了HBV模型和新安江模型模拟水文极值的不确定性。目标似然函数阈值分别选用0.7、0.6、0.5,将得到的洪水和枯水水文极值以及选出的模拟结果按丰水年、平水年和枯水年过程分别进行分析。结果表明:两个模型均擅长于模拟洪水,而且对洪水模拟的不确定性较对枯水模拟的不确定性低;从两个水文模型模拟日过程估计区间的差别看,HBV模型估计区间与实测相比,洪水年总体偏低,枯水年总体偏高,平水年不存在明显趋势,新安江模型则不存在这个特点;在相同的参数采样方法和策略下,HBV模型的不确定性比新安江模型更显著;两个水文模型对枯水指标Q_(90)和Q_(75)模拟的不确定性都较大;新安江模型对洪水指标Q_(25)和Q_(10)的估计区间小于HBV模型的,不确定性水平较低。     

水文模型不确定性及集合模拟总体框架

水文过程集合模拟将多种确定性和不确定性方法及物理模型和数值模型进行耦合集成,是当前减少水文过程模拟预报不确定性影响的一种有效方法。本文在回顾水文模型发展历程的基础上,从模型输入、模型参数和模型结构三方面的不确定性出发,剖析了水文模型不确定性的原因,最后对水文过程集合模拟的特点、总体框架及主要方法进行了评述。     

新丰江流域雨量站网分析论证

选取新丰江流域典型降雨过程,采用相关分析、雨量等值线分析、抽站分析和站网与预报模型匹配分析等方法对其雨量站网布设的合理性进行分析论证,提出了现有站网的调整意见.在站网与预报模型的匹配分析中,通过对雨量站网调整前后预报拟合结果的对比分析,表明雨量站网的调整对控制流域的暴雨分布、提高洪水预报精度有很大的帮助.     

MIKE SHE水文模型参数的不确定性研究

为了估测水文模型的不确定性参数特征,更准确地构建水文模型,利用妫水河流域东大桥水文站径流资料,对MIKE SHE模型参数进行了不确定性分析。结果表明:选取的参数中不确定性较大的为水平传导系数、壤中流下渗常量、壤中流给水度、壤中流渗透阈值,不确定性较小的为山林地及平原耕地的饱和渗透系数、蒸散发经验系数;模型模拟结果与实测数据符合较好,校核期有55%的实测数据落入模拟径流量的置信区间内,但模拟精度仍有待提高。