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模型率定和运行的优化策略

【摘要】:每次率定结束后,由以下4个统计特征指标评定水文模型的运行。根据以上所述标准评价每次率定过程。其中,分裂样本检验是最为普遍使用的方法,它将可利用的测定时间序列一分为二,一部分序列用于模型参数率定,另一部分的资料用于模型验证,通过比较输出变量和测量值,检验模型的正确性。

本文选用系统的手动率定法建立水文模型。该方法主要依赖于研究区域模型参数的测量值和估算值,以确保有一套具有物理意义的初始参数值用于率定中。率定参数的阈值定义为初始参数值±75%。每次率定结束后,由以下4个统计特征指标评定水文模型的运行。

(1)最大流量平均绝对误差(AEPM)。

式中:n为每年所观测到的最大流量和模拟的最大流量的次数。

(2)径流量误差(EV)。

式中:VO和VM分别为所观测的和模拟的总径流量。

(3)均方根误差(RMSE)。

式中:Qot和QMt分别为在t时刻所观测的和模拟的流量;且N为水位曲线纵坐标数。

(4)Nash和Sutcliffe(1970)效率标准(E)。

式中:为模拟期间所观测的平均流量。

根据以上所述标准评价每次率定过程。如果模型运行可以接受,则率定结束,否则更改初始参数值反复率定。半分布式模型率定从代表单一子流域出口的水文站开始,一旦这些水文站率定完成,则有更多子流域的水文站相继校对。此时,未测量子流域的参数也要估算。最后,个别校对了的子流域连接成一个模型,且校对结束。

Klemeš(1986)对用于水文模拟的不同验证试验加以讨论。其中,分裂样本检验是最为普遍使用的方法,它将可利用的测定时间序列一分为二,一部分序列用于模型参数率定,另一部分的资料用于模型验证,通过比较输出变量和测量值,检验模型的正确性。本项目也运用了该方法。只有在模型验证过程中,描述流域初始状态的参数(冠层、地表、土壤和地下水层的初始蓄水量)有所改变。在利用分离数据序列检验时,模型的其他参数保持不变。